RU127248U1

RU127248U1 - ELECTRON-OPTICAL CONVERTER

Info

Publication number: RU127248U1
Application number: RU2012139048/07U
Authority: RU
Inventors: Петр Борисович Константинов; Владимир Викторович Чернокожин; Александр Сергеевич Скрылёв; Юрий Иванович Завадский
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар"
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-04-20

Abstract

Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, экран и микроканальную пластину, на которую со стороны фотокатода нанесена ионно-барьерная пленка, отличающийся тем, что в качестве ионно-барьерной пленки используется пленка линейно-цепочечного углерода.An electron-optical converter containing a photocathode, a screen and a microchannel plate on which an ion-barrier film is deposited from the side of the photocathode, characterized in that a linear-chain carbon film is used as an ion-barrier film.

Description

Полезная модель относится к области разработки и производства электронно-оптических приборов, а именно - электронно-оптических преобразователей (ЭОП) и может быть использовано при изготовлении указанных приборов.The utility model relates to the field of development and production of electron-optical devices, namely, electron-optical converters (EOP) and can be used in the manufacture of these devices.

Известны ЭОП, содержащие фотоэмиттирующий катод для эмиссии потока электронов, соответствующего потоку излучения, которое проектируется на фотоэмиттирующий катод, ускоряющие и фокусирующие электроды и люминесцентный экран. Кроме того, известны ЭОП, содержащие в своем составе микроканальную пластину (МКП), расположенную между фотоэмиттирующим катодом и люминесцентным экраном [1]. Микроканальная пластина предназначена для увеличения потока электронов, вышедших из фотокатода. Однако фотоэлектроны, вылетающие из фотокатода, после соударения со стенками каналов МКП обуславливают выбивание положительных ионов, которые бомбардируют фотокатод и разрушают слой окиси цезия CsO на поверхности фотокатода. В результате резко уменьшается срок службы ЭОП.Known are image intensifier tubes containing a photoemitting cathode for emission of an electron stream corresponding to a radiation stream that is projected onto a photoemitting cathode, accelerating and focusing electrodes and a luminescent screen. In addition, there are known image intensifiers containing a microchannel plate (MCP) located between the photoemitting cathode and the luminescent screen [1]. A microchannel plate is designed to increase the flow of electrons emerging from the photocathode. However, the photoelectrons emitted from the photocathode, after collision with the walls of the MCP channels, cause the knocking out of positive ions that bombard the photocathode and destroy the layer of cesium oxide CsO on the surface of the photocathode. As a result, the life of the image intensifier tube is sharply reduced.

Из того же источника [1] известны ЭОП третьего поколения без ионно-барьерной пленки с автоматической регулировкой импульсного режима питания промежутка между фотокатодом и МКП. Частота включений напряжения составляет 30 герц. При подаче на МКП импульсного напряжения порядка +600 вольт относительно фотокатода ЭОП работает в обычном режиме. При подаче на вход МКП запирающего напряжения, составляющего часть импульса, ЭОП заперт, электроны не достигают МКП и ионы в каналах МКП не образуются.From the same source [1], third-generation ICs without an ion-barrier film with automatic adjustment of the pulsed power regime of the gap between the photocathode and the MCP are known. The frequency of voltage switching is 30 hertz. When applying to the MCP a pulse voltage of the order of +600 volts relative to the photocathode, the image intensifier tube operates in the usual mode. When a locking voltage, which is part of the pulse, is supplied to the input of the MCP, the image intensifier tubes are locked, the electrons do not reach the MCP and ions are not formed in the channels of the MCP.

В результате в таком режиме снижается скорость деградации фотокатода. Из-за малого времени открытия ЭОП за каждый период импульсного питания, а также из-за отсутствия ионно-барьерной пленки и, в связи с этим, очень малого потока отраженных от входа МКП фотоэлектронов, существенно снижается яркость ореолов вокруг изображения ярко светящихся объектов.As a result, in this mode, the degradation rate of the photocathode decreases. Due to the short opening time of the image intensifier tubes for each period of pulsed power supply, as well as due to the absence of an ion-barrier film and, therefore, the very small flux of photoelectrons reflected from the MCP input, the brightness of halos around the image of brightly glowing objects is significantly reduced.

Недостатком такого технического решения борьбы с яркостными ореолами является усложнение конструкций приборов ночного видения из-за наличия блоков импульсного питания и, главное, ограниченность областей применения такого решения, так как в большинстве ситуаций использования приборов ночного видения ярко освещенные объекты отсутствуют и для обеспечения необходимой чувствительности при распознавании слабо освещенных объектов время закрытого состояния промежутка фотокатод - МКП стремится к нулю, ЭОП работает в обычном режиме, ионы в каналах МКП постоянно образуются и фотокатод быстро деградирует.The disadvantage of this technical solution to combat luminance ghosting is the complexity of the designs of night vision devices due to the presence of pulsed power supplies and, most importantly, the limited areas of application of this solution, since in most situations using night vision devices there are no brightly lit objects to provide the necessary sensitivity recognition of poorly lit objects, the closed state of the photocathode gap — the MCP tends to zero, the image intensifier tube operates in the normal mode, anal INC constantly formed and the photocathode is rapidly degraded.

В качестве прототипа предлагаемой конструкции выбрана конструкция ЭОП третьего поколения, содержащая в своем составе МКП, поверхность которой со стороны фотокатода покрывают тонкой, порядка 6 нм, ионно-барьерной пленкой из окиси алюминия, уменьшающей поток положительно заряженных ионов от МКП к фотокатоду [1].As a prototype of the proposed design, the third-generation image intensifier tube design was selected, which contains the MCP, the surface of which from the side of the photocathode is coated with a thin, about 6 nm, ion-barrier aluminum oxide film that reduces the flow of positively charged ions from the MCP to the photocathode [1].

Недостатком конструкции ЭОП с МКП, на поверхность которой со стороны фотокатода нанесена ионно-барьерная пленка, является то, что, в частности, при работе приборов ночного видения с такими ЭОП возникают проблемы в распознавании объектов с ярко светящимися элементами. Вокруг изображения ярко светящихся элементов возникают широкий слепящий ореол, существенно мешающий распознаванию наблюдаемых объектов. Это явление связано с тем, что яркий луч вызывает интенсивный пучок электронов, часть которых отражается от ионно-барьерной пленки и возвращается на МКП, ускоренная электрическим полем катод - МКП, распространяясь по МКП в радиусе около четырех расстояний от фотокатода до МКП.A disadvantage of the design of an image intensifier tube with an MCP, on the surface of which an ion-barrier film is deposited on the side of the photocathode, is that, in particular, when night vision devices work with such image intensifiers, problems arise in the recognition of objects with brightly glowing elements. Around the image of brightly glowing elements, a wide blinding halo appears, which significantly interferes with the recognition of observed objects. This phenomenon is due to the fact that a bright beam causes an intense electron beam, some of which is reflected from the ion-barrier film and returns to the MCP, accelerated by the cathode - MCP electric field, propagating through the MCP in a radius of about four distances from the photocathode to the MCP.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание конструкции ЭОП, содержащей МКП с ионно-барьерной пленкой, в которой практически полностью устраняется явление возникновения ореола от ярко светящихся элементов.The technical result of the proposed utility model is the creation of an image intensifier tube containing a MCP with an ion-barrier film, in which the phenomenon of the appearance of a halo from brightly glowing elements is almost completely eliminated.

Поставленная задача решается таким образом, что в качестве ионно-барьерной пленки используется пленка линейно-цепочечного углерода.The problem is solved in such a way that a linear-chain carbon film is used as an ion-barrier film.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной конструкции, состоит в создании конструкции ЭОП, в котором реализована возможность устранения на получаемом изображении ореола от ярко светящихся элементов.The technical result obtained by the implementation of the proposed design consists in creating the design of the image intensifier tube, in which the possibility of eliminating the halo from brightly glowing elements in the resulting image is realized.

Новизна предложенной конструкции заключается в том, что в отличие от известных конструкций ЭОП с микроканальной пластиной, покрытой со стороны фотокатода ионно-барьерной пленкой, в качестве ионно-барьерной пленки используется пленка линейно-цепочечного углерода.The novelty of the proposed design lies in the fact that, in contrast to the known designs of a tube with a microchannel plate coated on the side of the photocathode with an ion-barrier film, a linear-chain carbon film is used as an ion-barrier film.

Пример реализации полезной модели.An example implementation of a utility model.

На фиг.1 приведена схема предложенной конструкции ЭОП, где 1 - фотокатод из арсенида галлия, 2 - экран, 3 - корпус ЭОП, 4 - МКП, 5 - газопоглотитель, 6 - высоковольтный источник питания, 7 - ионно-барьерная пленка на МКП.Figure 1 shows a diagram of the proposed design of the image intensifier tube, where 1 is the photocathode made of gallium arsenide, 2 is the screen, 3 is the case of the image intensifier tube, 4 is the MCP, 5 is a getter, 6 is a high-voltage power source, 7 is an ion-barrier film on the MCP.

ЭОП с ионно-барьерной пленкой из линейно-цепочечного углерода функционирует следующим образом. Поток электронов от фотокатода свободно проходит через прозрачную для электронов пленку линейно-цепочечного углерода, не отражаясь от нее. Проницаемость для электронов пленки линейно-цепочечного углерода связана с ее регулярной структурой, состоящей из плотно спрессованных линейных углеродных цепочек, оси которых ортогональны плоскости пленки. Благодаря регулярности структуры толщина электронно-прозрачных пленок линейно-цепочечного углерода может быть существенно больше толщины обычно используемых для покрытия МКП пленок из двуокиси алюминия, что существенно повысит ее непрозрачность для вылетающих из каналов МКП положительных ионов. Толщина использованных пленок линейно-цепочечного углерода, полученных методом импульсно-дугового осаждения, составляла 100 нм, что на порядок выше толщин пленок двуокиси алюминия используемых в конструкции прототипа. Отсутствие отражения электронов от поверхности пленок линейно-цепочечного углерода устраняет явление возникновения ореола от ярко светящихся объектов. Улучшается и чувствительность ЭОП, так как пленки двуокиси алюминия не являются полностью прозрачными для фотоэлектронов, в то время как пленки линейно-цепочечного углерода, как уже отмечалось выше, для электронов абсолютно прозрачны.The image intensifier with an ion-barrier film of linear chain carbon operates as follows. The flow of electrons from the photocathode freely passes through a film of linear chain carbon transparent to electrons, without being reflected from it. The electron permeability of a linear chain carbon film is related to its regular structure consisting of densely pressed linear carbon chains whose axes are orthogonal to the film plane. Due to the regularity of the structure, the thickness of electronically transparent films of linear chain carbon can be significantly larger than the thickness of aluminum dioxide films commonly used for coating MCPs, which will significantly increase its opacity for positive ions emitted from MCP channels. The thickness of the linear-chain carbon films obtained by the pulse-arc deposition method was 100 nm, which is an order of magnitude higher than the thicknesses of the aluminum dioxide films used in the design of the prototype. The lack of reflection of electrons from the surface of linear-chain carbon films eliminates the appearance of a halo from brightly glowing objects. The sensitivity of the image intensifier tube is also improved, since aluminum dioxide films are not completely transparent for photoelectrons, while linear-chain carbon films, as noted above, are completely transparent for electrons.

Литература:Literature:

1. Куклев С.В., Сколов Д.С., Зайдель И.Н. Электронно-чувствительные преобразователи. - М., 2004, стр.77, стр.82.1. Kuklev S.V., Skolov D.S., Zaydel I.N. Electronically sensitive converters. - M., 2004, p. 77, p. 82.

Claims

An electron-optical converter containing a photocathode, a screen and a microchannel plate on which an ion-barrier film is deposited from the side of the photocathode, characterized in that a linear-chain carbon film is used as the ion-barrier film.