RU2100867C1 - Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений - Google Patents
Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100867C1 RU2100867C1 RU96115099A RU96115099A RU2100867C1 RU 2100867 C1 RU2100867 C1 RU 2100867C1 RU 96115099 A RU96115099 A RU 96115099A RU 96115099 A RU96115099 A RU 96115099A RU 2100867 C1 RU2100867 C1 RU 2100867C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- photocathode
- luminescent screen
- image
- electron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
- H01J31/501—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system
- H01J31/502—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system with means to interrupt the beam, e.g. shutter for high speed photography
Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям, используемым для временного анализа быстропротекающих процессов, сопровождающихся оптическим излучением. Сущность изобретения: прибор содержит фотокатод, расположенный в непосредственной близости от него анод, систему развертки электронного луча, люминесцентный экран, отличающийся тем, что с целью улучшения временного разрешения и повышения яркости изображения фотокатод и анод представляют собой сферические поверхности, направленные выпуклостью от люминесцентного экрана, при этом анод прозрачен к электронному потоку, а основные геометрические размеры прибора могут быть найдены из следующих соотношений:
где Rk - радиус кривизны фотокатода, мм; Ra - радиус кривизны анода, мм; Lk-a - расстояние от фотокатода до анода, мм. 2 ил., 1 табл.
где Rk - радиус кривизны фотокатода, мм; Ra - радиус кривизны анода, мм; Lk-a - расстояние от фотокатода до анода, мм. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям, используемым для временного анализа быстропротекающих процессов, сопровождающихся оптическим излучением.
Известен ЭОП [1] содержащий фотокатод, ускоряющий электрод, фокусирующий электрод, анод, систему развертки электронного луча в виде двух пар электростатических отклоняющих пластин, люминесцентный экран. Работает прибор следующим образом. На фотокатод проектируют изображение исследуемого процесса в виде узкой щели. Возбужденные под действием света фотоэлектроны ускоряются при помощи ускоряющего сетчатого электрода, на который подается потенциал 3 кВ и фокусируются на люминесцентном экране при помощи электростатической линзы, образованной фокусирующим электродом и анодом, между которыми прикладывается потенциал 12 кВ. При подаче на отклоняющие пластины напряжения развертки щелевое изображение разворачивается по люминесцентному экрану. Яркость в каждой точке экрана соответствует яркости процесса. Зная скорость развертки, можно определить временную структуру изображения. Физическое временное разрешение ЭОП можно определить по формуле [2]
где Δt дисперсия времен пролета фотоэлектронов от фотокатода до системы отклонения;
E0- напряженность поля у фотокатода;
(e, m заряд и масса электрона соответственно).
где Δt дисперсия времен пролета фотоэлектронов от фотокатода до системы отклонения;
E0- напряженность поля у фотокатода;
Zc, ZB- координаты ускоряющего электрода и системы развертки соответственно;
Ф(z) потенциал вдоль оси ЭОП;
Voz нормальная составляющая начальной скорости фотоэлектрона.
Ф(z) потенциал вдоль оси ЭОП;
Первый член формулы (1) характеризует дисперсию времен пролета фотоэлектронов в промежутке фотокатод-ускоряющий электрод, второй член формулы (1) характеризует дисперсию времен пролета электронов в фокусирующей системе. Из выражения (1) ясно, что чем короче фокусирующая система, тем меньше дисперсия времен пролета электронов и, следовательно, тем лучше физическое временное разрешение ЭОП.
Техническое временное разрешение ЭОП τтех равно
где w размер разрешимого элемента изображения;
v скорость развертки.
где w размер разрешимого элемента изображения;
v скорость развертки.
Временное разрешение ЭОП τ равно
Прибор, описанный выше, обладает высоким техническим временным разрешением за счет хорошей фокусировки электронного луча (пространственное разрешение 17,5 пар лин./мм; элемент разрешения имеет диаметр 0,03 мм). Физическое разрешение прибора не оптимально из-за достаточно протяженного участка фокусировки и значительного расстояния от фотокатода до пластин развертки (170 мм).
Прибор, описанный выше, обладает высоким техническим временным разрешением за счет хорошей фокусировки электронного луча (пространственное разрешение 17,5 пар лин./мм; элемент разрешения имеет диаметр 0,03 мм). Физическое разрешение прибора не оптимально из-за достаточно протяженного участка фокусировки и значительного расстояния от фотокатода до пластин развертки (170 мм).
Известен ЭОП [3] выбранный в качестве прототипа, содержащий фотокатод, анод, роль которого играет пассивная микроканальная пластина (МКП), пластины развертки, люминесцентный экран.
Работает устройство следующим образом. Эмиттированные под действием исследуемого излучения электроны ускоряются в промежутке фотокатод-анод и движутся в направлении люминесцентного экрана. При подаче на пластины развертки отклоняющих напряжений луч разворачивается по поверхности экрана. При этом происходит пространственно-временное преобразование исследуемого процесса.
Часть электронов, которые вылетели со значительными радиальными скоростями, попадают на стенки каналов МКП и не проходят на люминесцентный экран. Те электроны, которые попадают на экран, образуют кружок размытия, равный элементу разрешения.
Поскольку данный ЭОП не имеет фокусирующей системы, а люминесцентный экран находится на значительном расстоянии от анода (30 мм), пространственное разрешение прибора весьма мало и составляет 0,84 пар лин./мм (элемент разрешения имеет диаметр 0,6 мм).
Цель изобретения увеличение временного разрешения и повышение яркости изображения.
Для этого в ЭОП, содержащем фотокатод, анод, систему развертки электронного луча, люминесцентный экран, фотокатод и анод представляют собой сферические поверхности, направленные выпуклостью от люминесцентного экрана, при этом анод прозрачен к электронному потоку, а основные геометрические размеры прибора могут быть найдены из следующих соотношений:
где Rk радиус кривизны фотокатода, мм;
Ra радиус кривизны анода, мм;
Lk-a расстояние от фотокатода до анода, мм.
где Rk радиус кривизны фотокатода, мм;
Ra радиус кривизны анода, мм;
Lk-a расстояние от фотокатода до анода, мм.
Работает устройство следующим образом. Изображение исследуемого светового импульса в виде узкой щели (50-100 мкм) проектируют на фотокатод. Между фотокатодом 1 и анодом 2 прикладывается ускоряющее напряжение 10-15 кВ (поз. 6 фиг.1). Возбужденные под действием света фотоэлектроны ускоряются, проходят отклоняющие пластины 3 и фокусируются на люминесцентном экране 4. Ускорение и фокусировка осуществляются электродом 2, который за счет собственной кривизны и кривизны фотокатода искривляет силовые линии электрического поля в прикатодной области. При подаче линейно нарастающего напряжения на отклоняющие пластины 3 происходит развертка изображения по люминесцентному экрану в направлении, перпендикулярном щели. По модуляции яркости судят о временной структуре исследуемого изображения.
Геометрические параметры электродов рассчитывались таким образом, чтобы масштаб электронно-оптического увеличения не превышал 3,5 и фокусировка изображения осуществлялась на расстоянии 40-70 мм от фотокатода. Это позволяет, с одной стороны, получить приемлемые габариты прибора, с другой стороны, не потерять яркость изображения за счет очень большого коэффициента увеличения.
Расчетные данные приведены в таблице.
На фиг.2 показаны траектории электронов, вылетевших с фотокатода, в случаях: а катода и анода, выполненных в виде плоских электродов; б катода и анода, выполненных в виде сферизованных поверхностей. Цифрами обозначены: 7 фотокатод, 8 анод, 9 траектории электронов, 10 люминесцентный экран.
В случае "а" фотоэлектроны движутся по параболам и образуют на экране элемент изображения диаметром 0,6 мм (при использовании МКП-коллиматора [2] ).
В случае "б" за счет кривизны электродов силовые линии электрического поля изгибаются и оказывают фокусирующее воздействие на электронный поток. За счет фокусировки изображения можно существенно уменьшить размер элемента изображения на экране и довести его до 0,03 мм, что при прочих равных с прототипом условиях (одинаковые чувствительности отклоняющих пластин) в ≈20 раз повышает техническое временное разрешение.
Физическое временное разрешение такого прибора при этом будет таким же, как в прототипе.
С учетом возможности создания в прикатодной области напряженности электрического поля 15 кВ/мм (опробовано экспериментально в импульсном режиме) ЭОП, выполненный согласно предлагаемому изобретению, может достичь временного разрешения 10-13 с, что в ≈ 5 раз лучше современных достижений. При этом габариты ЭОП будут сравнимы с габаритами прототипа (длина ≈ 5-8 см вместо ≈ 35 см у аналога).
Яркость изображения в предлагаемом ЭОП будет больше, чем в прототипе, поскольку прибор не содержит коллиматора, обрезающего часть электронного потока.
Литература
1. Г. И. Брюхневич, В.А. Миллер, Б.Д.Смолкин и др. Новые время анализирующие электронно-оптические преобразователи. 14 Международный конгресс по высокоскоростной фотографии и фотонике. М. 1980, с.170.
1. Г. И. Брюхневич, В.А. Миллер, Б.Д.Смолкин и др. Новые время анализирующие электронно-оптические преобразователи. 14 Международный конгресс по высокоскоростной фотографии и фотонике. М. 1980, с.170.
2. В.А.Миллер, Б.Д.Смолкин, Б.М.Степанов. Контрастно-временная характеристика электронно-оптических преобразователей. ПТЭ, 1980, N2, с.158.
3. Albert J. Liber N. et al. Developement of sub-picosecond x-ray and visible streak camera Talk for CLEOS meeting, San-Diego, California, May 257, 1976.
Claims (1)
- Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, расположенный в непосредственной близости от него анод, систему развертки электронного луча, люминесцентный экран, отличающийся тем, что фотокатод и анод представляют собой сферические поверхности, направленные выпуклостью от люминесцентного экрана, при этом анод прозрачен к электронному потоку, а основные геометрические размеры прибора определены следующими соотношениями
где Rк радиус кривизны фотокатода, мм;
Rа радиус кривизны анода, мм;
Lк - а расстояние от фотокатода до анода, мм.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115099A RU2100867C1 (ru) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений |
| PCT/RU1997/000080 WO1997025851A2 (fr) | 1996-08-13 | 1997-03-26 | Convertisseur electro-optique a impulsions destine a l'analyse temporelle d'images |
| AU25242/97A AU2524297A (en) | 1996-08-13 | 1997-03-26 | Pulse electronic-optical converter for temporal analysis of images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115099A RU2100867C1 (ru) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2100867C1 true RU2100867C1 (ru) | 1997-12-27 |
| RU96115099A RU96115099A (ru) | 1998-02-10 |
Family
ID=20183797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96115099A RU2100867C1 (ru) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2524297A (ru) |
| RU (1) | RU2100867C1 (ru) |
| WO (1) | WO1997025851A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562831C1 (ru) * | 2014-06-27 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Генератор электромагнитных импульсов |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3733492A (en) * | 1972-04-03 | 1973-05-15 | Machlett Lab Inc | Gateable image intensifier tube |
| NL8302616A (nl) * | 1983-07-22 | 1985-02-18 | Philips Nv | Electronenbeeldbuis met een invangruimte voor losse deeltjes. |
| SU1535263A1 (ru) * | 1986-05-29 | 1991-01-15 | Предприятие П/Я А-3904 | Электронно-оптический преобразователь |
| SU1665883A3 (ru) * | 1989-06-28 | 1991-07-23 | Б. Е. Дашевский, А. С. Магаршак и А. Л. Суровегин | Электронно-оптический преобразователь изображени |
| US5408088A (en) * | 1993-12-15 | 1995-04-18 | Litton Systems, Inc. | Electrostatically-focused image intensifier tube and method of making |
-
1996
- 1996-08-13 RU RU96115099A patent/RU2100867C1/ru active
-
1997
- 1997-03-26 AU AU25242/97A patent/AU2524297A/en not_active Abandoned
- 1997-03-26 WO PCT/RU1997/000080 patent/WO1997025851A2/ru active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство, 1665883, кл. H 01 J 31/50, 1991. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562831C1 (ru) * | 2014-06-27 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Генератор электромагнитных импульсов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997025851A3 (fr) | 1997-09-04 |
| WO1997025851A2 (fr) | 1997-07-24 |
| AU2524297A (en) | 1997-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1054209A (en) | Streak camera tube | |
| JPH0536371A (ja) | 粒子線装置 | |
| US4350919A (en) | Magnetically focused streak tube | |
| JP4429447B2 (ja) | ストリーク装置 | |
| EP0430718B1 (en) | A streak camera | |
| JP2572388B2 (ja) | ストリ−ク管 | |
| RU2100867C1 (ru) | Импульсный электронно-оптический преобразователь для временного анализа изображений | |
| JP5824328B2 (ja) | ストリーク管及びそれを含むストリーク装置 | |
| EP0236740B1 (en) | Decelerating and scan expansion lens system for electron discharge tube | |
| JP6401600B2 (ja) | ストリーク管及びそれを含むストリーク装置 | |
| US5393972A (en) | Imaging device with high speed shuttering | |
| JPS58145B2 (ja) | 電子ビ−ムシヤツタ装置 | |
| US5044003A (en) | X-ray imaging system | |
| JPH03295141A (ja) | 検出器 | |
| JPS5858007B2 (ja) | ストリ−ク管 | |
| RU2106715C1 (ru) | Электронно-оптическая камера | |
| US4163174A (en) | Oblique streak tube | |
| RU224456U1 (ru) | Электронно-оптический преобразователь | |
| US3662204A (en) | Line scanning cathode ray tube having slotted storage element | |
| SU1051614A1 (ru) | Устройство дл фоторегистрации быстропротекающих процессов | |
| SU1123454A1 (ru) | Электронно-оптический преобразователь | |
| SU1535263A1 (ru) | Электронно-оптический преобразователь | |
| JPH0479466B2 (ru) | ||
| JPS60207234A (ja) | 陰極線管 | |
| US4705985A (en) | Cathode-ray tube and electron gun structure therefor |