RU2326464C1 - Electro-optical converter - Google Patents
Electro-optical converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326464C1 RU2326464C1 RU2007109703/09A RU2007109703A RU2326464C1 RU 2326464 C1 RU2326464 C1 RU 2326464C1 RU 2007109703/09 A RU2007109703/09 A RU 2007109703/09A RU 2007109703 A RU2007109703 A RU 2007109703A RU 2326464 C1 RU2326464 C1 RU 2326464C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photocathode
- diaphragm
- distance
- diameter
- anode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Abstract
Description
Область примененияApplication area
Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям изображения (ЭОП), используемым для спектрального преобразования, масштабирования, усиления и временного анализа оптических сигналов [H01J 31/50].The invention relates to electronic equipment, in particular to electron-optical image converters (image intensifiers) used for spectral conversion, scaling, amplification and temporal analysis of optical signals [H01J 31/50].
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен патент [1] на рентгеновский электронно-оптический преобразователь. РЭОП состоит из оболочки с входным окном и расположенных внутри нее входного рентгенолюминесцентного экрана с фотокатодом, сформированным на его внутренней поверхности, электродов электростатической фокустировки, анода и выходного катодолюминесцентного экрана, причем отверстие анода перекрыто проводящей сеткой, выполненной в форме сферического сегмента с радиусом кривизны Rc, установленного соосно с фотокатодом на расстоянии Lка от его центра, а в плоскости минимального сечения электронного пучка, между сферическим сегментом и выходным экраном установлена апертурная диафрагма на расстоянии от центра фотокатода Lкр. Приведены зависимости для определения Rс, Lка, Lкр. В РЭОП с квазисферическим полем достигнуто сокращение расстояния между фотокатодом и анодом в 1,6 раза и увеличение контраста в 2-3 раза.The prior art patent [1] for an X-ray electron-optical converter. REOP consists of a shell with an entrance window and an input X-ray luminescent screen with a photocathode formed on its inner surface, electrostatic focusing electrodes, an anode and an output cathodoluminescent screen located inside it, the anode opening being covered by a conductive grid made in the form of a spherical segment with a radius of curvature R c mounted coaxially with the photocathode at a distance L from the center of ka, and the minimum cross section of the electron beam plane between a spherical segment and O dnym screen set the aperture at a distance from the center of the photocathode L cr. The dependences for determining R c , L ka , L cr . In a REOP with a quasispherical field, a 1.6-fold reduction in the distance between the photocathode and anode and a 2-3-fold increase in contrast were achieved.
Недостатком РЭОП являются большие размеры устройства. С помощью такого ЭОП нельзя регистрировать излучение в ультрафиолетовой области. Кроме того, устройство с сферическим сегментом в сравнении с плоским стеклом является существенно более дорогим элементом прибора.The disadvantage of REOP are the large size of the device. Using such an image intensifier tube, it is impossible to register radiation in the ultraviolet region. In addition, a device with a spherical segment in comparison with flat glass is a much more expensive element of the device.
Известен патент на ЭОП [2], содержащий электростатическую фокусирующую систему со сферизованным фотокатодом, фокусирующим электродом, анодом, системой развертки электронного луча и люминесцентным экраном. В данном приборе фотокатод выполнен на подложке, представляющей собой волоконно-оптическую пластину (ВОП), внешняя сторона которой - плоская, а внутренняя - сферизована. На внутреннюю сторону ВОП нанесен фотокатод.A patent is known for an image intensifier tube [2], which contains an electrostatic focusing system with a spherical photocathode, a focusing electrode, an anode, an electron beam scanning system, and a fluorescent screen. In this device, the photocathode is made on a substrate, which is a fiber optic plate (FOP), the outer side of which is flat and the inner is spherical. A photocathode is applied to the inside of the GP.
Фотокатод является частью фокусирующей системы, которая переносит изображение на люминесцентный экран. Сферизация фотокатода делается для того, чтобы радикально уменьшить геометрические искажения фокусирующей системы. При этом прибор имеет небольшие размеры: Ф~44 мм, длина ~110 мм.The photocathode is part of a focusing system that transfers an image to a fluorescent screen. Photocathode sphericalization is done in order to radically reduce the geometric distortions of the focusing system. Moreover, the device has small dimensions: Ф ~ 44 mm, length ~ 110 mm.
В настоящее время, используемые для изготовления ВОП материалы (специальные стеклянные волокна) ограничивают диапазон спектральной чувствительности ЭОП видимой областью - 400-800 нм. С помощью такого ЭОП нельзя регистрировать излучение в ультрафиолетовой области. Кроме того, ВОП в сравнении с плоским стеклом, является существенно более дорогим элементом прибора. Аналогом является патент [3] на ЭОП, содержащий фотокатод, ускоряющий и фокусирующий электроды в виде цилиндров одного диаметра, анод с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран, отличный тем, что анод снабжен цилиндрической частью с определенным соотношением диаметра, длин электродов и отношения расстояния от фотокадода до экрана. Ускоряющий электрод имеет в торце, обращенном к фотокатоду, целевую диафрагму.Currently, the materials used for the fabrication of VOPs (special glass fibers) limit the spectral sensitivity range of the image intensifier tube to the visible region of 400–800 nm. Using such an image intensifier tube, it is impossible to register radiation in the ultraviolet region. In addition, VOP in comparison with flat glass is a significantly more expensive element of the device. An analogue is a patent [3] for an image intensifier tube containing a photocathode, accelerating and focusing electrodes in the form of cylinders of the same diameter, an anode with a diaphragm, an image scanning system and a luminescent screen, characterized in that the anode is equipped with a cylindrical part with a certain ratio of diameter, electrode lengths and ratio the distance from the photocad to the screen. The accelerating electrode has a target diaphragm at the end facing the photocathode.
Недостатком ЭОП являются большие размеры устройства. С помощью такого ЭОП нельзя регистрировать излучение в ультрафиолетовой области.The disadvantage of the image intensifier tubes are the large size of the device. Using such an image intensifier tube, it is impossible to register radiation in the ultraviolet region.
Более близким аналогом является патент на ЭОП [4], содержащий электростатическую фокусирующую систему с плоским фотокатодом на стеклянной подложке, фокусирующим электродом, анодом, системой развертки электронного луча, люминесцентным экраном. Большие размеры прибора: 110 мм, длина 360 мм позволяют использовать для работы только центральную часть фотокатода диаметром ~12 мм. За счет этого удается уменьшить геометрические искажения изображения.A closer analogue is the patent for an image intensifier tube [4], which contains an electrostatic focusing system with a flat photocathode on a glass substrate, a focusing electrode, an anode, an electron beam scanning system, and a luminescent screen. The large dimensions of the device: 110 mm, length 360 mm allow using only the central part of the photocathode with a diameter of ~ 12 mm for operation. Due to this, it is possible to reduce the geometric distortion of the image.
Описанная конструкция ЭОП с плоским фотокатодом позволяет использовать подложки, пропускающие излучение, в том числе, в диапазоне ультрафиолета, начиная от 110 нм.The described design of an image intensifier tube with a flat photocathode allows the use of substrates that transmit radiation, including in the ultraviolet range, starting from 110 nm.
Уменьшение размеров ЭОП при сохранении рабочего диаметра фотокатода приводит к существенным искажениям за счет дисторсии изображения.Reducing the size of the image intensifier while maintaining the working diameter of the photocathode leads to significant distortion due to image distortion.
Целью настоящего изобретения является создание малогабаритного ЭОП, который сохраняет возможность регистрировать излучение в ультрафиолетовой области спектра без искажений изображения.The aim of the present invention is to provide a small image intensifier tube, which retains the ability to register radiation in the ultraviolet region of the spectrum without image distortion.
Технический результат изобретения состоит в снижении дисторсии изображения и уменьшении габаритов устройства.The technical result of the invention is to reduce image distortion and reduce the size of the device.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 приведена схема ЭОП, где 1 - фотокатод, 2 - диафрагма, 3 - фокусирующий электрод, 4 - анод, 5 - система развертки электронного луча, 6 - люминесцентный экран, 7 - вакуумная оболочка.Figure 1 shows the scheme of the image intensifier tube, where 1 is the photocathode, 2 is the diaphragm, 3 is the focusing electrode, 4 is the anode, 5 is the electron beam scanning system, 6 is the luminescent screen, 7 is the vacuum shell.
На Фиг.2 показана девятикадровая развертка изображения.Figure 2 shows a nine-frame image scan.
На Фиг.3 приведена фотография макета ЭОП, изготовленного согласно данному изобретению.Figure 3 shows a photograph of the layout of the image intensifier tube made according to this invention.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Заявленный технический результат достигается за счет того, что ЭОП, содержащий заключенные в вакуумную оболочку и помещенные вдоль оптической оси: плоский фотокатод, фокусирующий электрод, анод, систему развертки электронного луча, люминесцентный экран, отличается тем, что в пространство между фотокатодом и фокусирующим электродом вставлен корректирующий электрод в виде диафрагмы с аксиально-симметричным круглым отверстием, причем геометрические размеры элементов ЭОП выполнены таким образом, что удовлетворяют следующим соотношениям:The claimed technical result is achieved due to the fact that the image intensifier tube enclosed in a vacuum shell and placed along the optical axis: a flat photocathode, a focusing electrode, an anode, an electron beam scanning system, a luminescent screen, differs in that it is inserted into the space between the photocathode and the focusing electrode a correction electrode in the form of a diaphragm with an axially symmetric round hole, and the geometric dimensions of the image intensifier tubes are made in such a way that they satisfy the following relations :
0,1≤l1/l2≤0,250.1≤l 1 / l 2 ≤0.25
1,25≤d1/dk≤1,831.25≤d 1 / d k ≤1.83
8≤(dl-dk)/l1≤138≤ (d l -d k ) / l 1 ≤13
5,4≤L/dk≤6,85.4≤L / d k ≤6.8
0,4≤D/L≤0,60.4≤D / L≤0.6
где dk - рабочий диаметр катода, d1 - диаметр отверстия диафрагмы корректирующего электрода, l1 - расстояние от катода до диафрагмы, l2 - расстояние от диафрагмы до анода, L - расстояние от фотокатода до экрана, D - диаметр фокусирующего электрода. В непосредственной близости от люминесцентного экрана может быть установлена усилительная микроканальная пластина, которая позволяет усилить выходной сигнал и получить более качественное изображение на люминесцентном экране.where d k is the working diameter of the cathode, d 1 is the diameter of the hole of the diaphragm of the correction electrode, l 1 is the distance from the cathode to the diaphragm, l 2 is the distance from the diaphragm to the anode, L is the distance from the photocathode to the screen, D is the diameter of the focusing electrode. In the immediate vicinity of the fluorescent screen, a microchannel amplification plate can be installed, which allows you to amplify the output signal and get a better image on the fluorescent screen.
Отличительной особенностью данного изобретения является то, что в ЭОП с плоским фотокатодом в прикатодную область введен дополнительный корректирующий электрод в виде диафрагмы, который при выполнении определенных соотношений размеров элементов электростатической линзы, фокусирующей электронный поток на люминесцентный экран, позволяет уменьшить дисторсию изображения.A distinctive feature of this invention is that an additional correcting electrode in the form of a diaphragm is inserted into the near-cathode area of the image tube with a flat photocathode, which, when certain ratios of the sizes of the elements of the electrostatic lens focusing the electron beam onto the luminescent screen are performed, reduces image distortion.
Соотношения данных размеров электродов и ЭОП в целом получены путем компьютерного моделирования. Исходные данные для расчетов и результаты приведены в таблице 1.The ratios of the given sizes of the electrodes and the image intensifier tubes as a whole were obtained by computer simulation. The initial data for the calculations and the results are shown in table 1.
В таблице 2 приведены значения дисторсии в зависимости от соотношения размеров элементов ЭОП.Table 2 shows the distortion values depending on the aspect ratio of the elements of the image intensifier tube.
Из табл.2 выбраны варианты, удовлетворяющие соотношениям геометрических размеров ЭОП, приведенных в формулах 1-5 и сведены в таблицу 3.From table 2 selected options that satisfy the ratios of the geometric dimensions of the image intensifier tubes shown in formulas 1-5 and are summarized in table 3.
Работает устройство следующим образом. Все элементы устройства заключены в вакуумной оболочке (7) (см. Фиг.1).The device operates as follows. All elements of the device are enclosed in a vacuum shell (7) (see Figure 1).
На фотокатод (1) ЭОП проектируют исследуемый процесс, сопровождающийся оптическим излучением. На электроды (3) ЭОП подают рабочие напряжения. Под действием света фотокатод (1) эмитирует поток электронов. Электроны ускоряются в сторону анода (4), проходят сквозь отверстие в аноде и фокусируются на люминесцентном экране (6). Таким образом, изображение исследуемого процесса переносится на экран.The investigated process, accompanied by optical radiation, is designed on the photocathode (1) of the image intensifier tube. Working electrodes are supplied to the electrodes (3) of the image intensifier tube. Under the influence of light, the photocathode (1) emits an electron stream. Electrons are accelerated towards the anode (4), pass through the hole in the anode and are focused on the luminescent screen (6). Thus, the image of the investigated process is transferred to the screen.
В пространстве между анодом (4) и люминесцентным экраном (6) расположена система развертки электронного луча (5), содержащая одну или две пары взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин.In the space between the anode (4) and the luminescent screen (6), the electron beam scanning system (5) is located, containing one or two pairs of mutually perpendicular deflecting plates.
Подавая на систему развертки (5) короткие электрические импульсы ступенчатой формы или линейно нарастающее напряжение, можно получить покадровую или непрерывную развертку изображения на люминесцентном экране (6). При этом происходит пространственно-временное преобразование исследуемого оптического сигнала. Зная длительность развертки, можно измерять длительность исследуемого оптического процесса.By applying short electric pulses of a stepped form or a linearly increasing voltage to the scanning system (5), it is possible to obtain frame-by-frame or continuous scanning of an image on a luminescent screen (6). In this case, the spatio-temporal transformation of the investigated optical signal occurs. Knowing the duration of the sweep, you can measure the duration of the investigated optical process.
Таким образом, удается при минимизации геометрических параметров ЭОП сохранить высокие качестве получаемого изображения.Thus, it is possible, while minimizing the geometric parameters of the image intensifier tube, to maintain high quality images.
В качестве примера на Фиг.2 приведена девятикадровая развертка изображения на экране ЭОП (при использовании варианта прибора с системой развертки, состоящей из двух пар отклоняющих пластин).As an example, figure 2 shows a nine-frame scan of the image on the screen of the image intensifier tube (when using a variant of the device with a scan system consisting of two pairs of deflecting plates).
На Фиг.3 показан пример макета рабочего устройства, изготовленного согласно данному изобретению. Плоская подложка фотокатода данного ЭОП изготовлена из кварцевого стекла, которая обеспечивает пропускание излучения в ультрафиолетовой области спектра, начиная от 180 нм. При этом прибор имеет следующие габариты: диаметр 44 мм, длина - 80 мм, что по диаметру в ~3 раза, а по длине в ~5 раз меньше прототипа. При этом диаметр рабочего поля фотокатода составляет ~12 мм, что соответствует прототипу. При необходимости регистрировать излучение слабой интенсивности в непосредственной близости от экрана может быть установлена микроканальная пластина, которая служит для усиления тока до 10000 раз.Figure 3 shows an example of a mock working device made according to this invention. The flat substrate of the photocathode of this image intensifier tube is made of quartz glass, which provides transmission of radiation in the ultraviolet region of the spectrum, starting from 180 nm. Moreover, the device has the following dimensions: diameter 44 mm, length 80 mm, which is ~ 3 times in diameter and ~ 5 times smaller in length than the prototype. The diameter of the working field of the photocathode is ~ 12 mm, which corresponds to the prototype. If necessary, register radiation of low intensity in the immediate vicinity of the screen can be installed microchannel plate, which serves to amplify the current up to 10,000 times.
Критерием пригодности полученных соотношений служила величина дисторсии, не превышающая 4%.The criterion for the suitability of the obtained ratios was the distortion value not exceeding 4%.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2019882.1. RF patent No. 2019882.
2. Патент на полезную модель РФ №44874.2. Patent for utility model of the Russian Federation No. 444874.
3. А.С. СССР №1100655.3. A.S. USSR No. 1100655.
4. А.С. СССР №868884.4. A.S. USSR No. 868884.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109703/09A RU2326464C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Electro-optical converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109703/09A RU2326464C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Electro-optical converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2326464C1 true RU2326464C1 (en) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109703/09A RU2326464C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Electro-optical converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2326464C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524753C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ" | Photocathode assembly for vacuum photoelectronic device with semitransparent photocathode and method for production thereof |
RU224456U1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГБУ "ВНИИОФИ") | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER |
-
2007
- 2007-03-19 RU RU2007109703/09A patent/RU2326464C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524753C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ" | Photocathode assembly for vacuum photoelectronic device with semitransparent photocathode and method for production thereof |
RU224456U1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГБУ "ВНИИОФИ") | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3881136A (en) | Cathode ray tube comprising a non-rotationally symmetrical element | |
RU2326464C1 (en) | Electro-optical converter | |
US3989971A (en) | Gateable electron image intensifier | |
US3683194A (en) | Electron optics for a minifying image tube | |
RU65295U1 (en) | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER | |
US3391295A (en) | Electron system for convergence of electrons from photocathode having curvature in asingle plane | |
JPH03173050A (en) | Streak tube | |
US5266809A (en) | Imaging electron-optical apparatus | |
US3801849A (en) | Variable magnification image tube | |
US2851625A (en) | Image tube | |
JP6401600B2 (en) | Streak tube and streak device including the same | |
RU224456U1 (en) | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER | |
SU1665883A3 (en) | Electro-optical image converter | |
RU2094897C1 (en) | Optical image converter | |
US3345514A (en) | Television camera combined with an electron microscope and having a plurality of cathodoconductive targets | |
GB495707A (en) | Improvements in or relating to focussing systems for use in electric discharge tubes | |
RU2378734C1 (en) | Time-analysing electron-optical image converter | |
RU2374719C1 (en) | Cathode assembly of time-analysing electronic optical image converter | |
CN1162890C (en) | Color CRT having internal bleeder resistance | |
GB451574A (en) | Improvements in or relating to cathode ray tubes, preferably for television purposes | |
JP2012059414A (en) | Image tube | |
US3017517A (en) | Image converter | |
US7148614B2 (en) | Electron gun for cathode ray tube | |
RU2019882C1 (en) | X-ray image converter tube | |
RU44874U1 (en) | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100320 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110527 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200320 |