SU788225A1 - Входна камера фотоэлектронного прибора - Google Patents

Description

Изобретение относится к измеритель^ ной технике, в частности к фотоэлектрическим измерительным преобразователям, и может найти широкое применение при разработке и применении фотоэлектронных приборов для предельно-чувстви- ^s тельных средств измерений высшей точности. ’

Известно устройство, содержащее входную камеру с фотокатодом, нанесен^· ным на боковую поверхность, охлаждаемую жидким азотом [lj.

Недостаток известных конструкций с использованием жидких хладагентов рассеивание измеряемого потока излуче- ₁₅ ния на пузырьках, неустранимых в жидких газах.

Кроме того, глубокое охлаждение (ниже 100¾) элементов конструкций вызывает дополнительные трудности, в частности для некоторых фотокатодрв может значительно изменяться чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее фотокатод с электрическим контактом, соединенный с системой охлаждения, а также электростатическую систему с фокусирую-* шим электродом Г2].

Недостатками известной конструкции входной камеры являются холодопередача через диэлектрик- стекло вакуумной оболочки и неравномерность температуры по поверхности фотокатода вследствие большой длины холодопередающего диэлектрического, участка.

Кроме того, эмиттирукмпая поверхность фотокатода значительно превышает площадь рабочего участка, что приводит к появлению дополнительных шумовых электронов.

Недостатком известной конструкции является также и то, что повышение мощности охлаждающего устройства приводит не столько к снижению температуры фотокатода, сколько к побочным нежелательным эффектам, например при увеличении мощности термоэлектрических батарей возрастают электромагнитные наводки.

Конструкция известной входной камеры с фотокатодом, расположенным на внутренней поверхности вакуумной оболочки, и охлаждение его путем охлаждения вакуумной оболочки и входного окна снаружи приводит к запотеванию оптических поверхностей, усложняет эксплуатацию и снижает чувствительность фотоэлектронных приборов. Особенные трудности возникают при охлаждении фотокатодов приборов-преобразователей изображения, например, диссекторов. В этом случае, наряду с ухудшением энергетической чувст- 15 витепьности, ухудшается и пространствен ное разрешение.

Цель изобретения - повышение точности фотоэлектрического преобразования и отношения сигнала к шуму путем уменьшения термошумов.

Поставленная цель достигается тем, что фотокатод и входное окно входной камеры пространственно разделены, при этом фотокатод установлен в держателе, в качестве которого использован фокусирующий электрод электронно-оптической системы, представляющий собой одновременно хоподопровод системы охлаждения и электромагнитный экран и имеющий гальваническую связь с упомянутым электрическим контактом.

Предлагаемая входная камера фотоэлектронного прибора схематично представлена на чертеже.

' Камера содержит входное оптическое окно 1, холодопроводящий диск 2, металлическую рамку. 3, прозрачную диэлектрическую подложку с фотоэмиссионным слоем ; фотокатода 4, ваку умно-плот-. ный стеклянно-металлический кольцевой спай 5, контактное холодопроводящее кольцо 6, холодопровод термоэлектрического охлаждающего устройства, металлическое разрезное кольцо 7.

Устройство работает следующим образом.

После включения термоэлектрического холодильника, соединенного с кольцами 6 и 7, происходит снижение температуры этих деталей до равновесного значения, порядка -60 С. Через интервал времени, определяемый температуропроводностью и тепловым сопротивлением рамки 3 и фотокатода 4, температура фотокатода достигает значения —40^аС.

В соответствии с законом термоэмиссии происходит снижение термошумов фотокатода. Если начальная температура фотокатода равна комнатной (+20°С), то плотность термошумового тока (например, для сурьяно-цезиевого фотокатода) соответствует _ 84».

jp= ^DAoV^{B КТ}.

При изменении температуры от начальной Т_о до Т (равной -40^аС), термошумовой ток изменяется в η раз

Кроме основного положительного эффекта, предлагаемая конструкция обеспечиват также дополнительное повышение ¹ отношения сигнала к шуму по следующим причинам.

Паразитная термоэлектронная эмиссия с холодопроводяшего диска, являющегося 20 фокусирующим электродом-экраном, мала, так как при изготовлении фотокатода методом переноса на электродах входной камеры не образуется эмиссионно активных пленок щелочных металлов и их 25 соединений. Кроме того, холодопроводящий диск имеет пониженную до - 60°С. температуру, что увеличивает его сорбционную способность и способствует снижению шумовых ионных токов.

Совместное действие всех факторов приводит к тому, что в предлагаемой конструкции входной камеры отношение сигнала к шуму повышается не менее, чем в Цг раз, обеспечивается стабильность поддержания температуры фотокатода * 1 К при ’времени выхода на режим не более 1ч.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измеритепь ной технике, в частности к фотоэлектрическим измерительным преобразовател м , и может найти шщхжое применение при разработке и применении фотоэлектронных приборов дл  предельно-чувствительных средств измерений высшей точ ности. Известно устройство, содержащее входную камеру с фoiчэкaтoдoм, нанесен ным на боковую поверхность, охлаждаемую жидким азотом l, Недостаток известных конструкций с использованием жидких хладагентов рассеивание измер емого потока излучени  на пузьфьках, неустранимых в жидких газах. Кроме того, глубокое охлаждение (ниже ЮоЯс) элементов конструкций вызывает дополнительные трудности, в частности дл  некоторых фотокатод0в может значительно измен5пъс  чувствительность . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее фотокатод с электрическим контактом, соединенный с системой охлаждени , а также электростатическую систему с фокусирую- шим электродом
2. 2. Недостатками известной конструкции входной камеры  вл ютс  холодопередача через диэлектрик- стекло вакуумной обо- лочки и неравнс лфностъ температуры ио поверхности фотокатода вследствие большой длины хоподопередак цего диэлектрического участка. Кроме того, эмиттируюша  поверхность фотокатода значительно превышает площадь рабочего участка, что приводит к по влению дополнительных шумовых электронов . Недостатком известной конструкции  вл етс  также и то, что повышение мощности охлаждающего устройства привод т не столько к снижению температуры фотокатода , сколько к побочным нежелательным эффектам, например при увеличении мощности термоэлектрических батарей возрастают электромагнитные наводки. Конструкци  известной входной камеры с фотокатодом, расположенным на внутренней поверхности вакуумной оболочки, и охлаждение его путем охлаждени  вакуумной оболочки и входного окна снаруж приводит к запотеваншо оптических по верхностей, усложн ет эксплуатацию и снижает чувствительность фотоэлектронных приборов. Особенные трудности возни кают при охлаждении фотокатодов приборов-преобразователей изображени , например , диссекторов. В этом случае, нар ду с ухудшением энергетической чуВСТБительности , ухудшаетс  и пространственное разрешение. Цель изобретени  - повышение точности фотоэлектрического преобразовани  и отношени  сигнала к шуму путем уменьшени  термошумов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что фотокатод и входное окно входной камеры пространственно разделены, при этом фотокатод установлен в держателе, в качестве которого использован фокусирующий электрод электронно-оптической системы, представл кмций собой одновременно хойодопровод системы охлаждени  и электромагнитный экран и имеющий гальваническую св зь с упом нутым электрическим контактом. Предлагаема  входна  камера фотоэлектронного прибора схематично представ лена на чертеже. Камера содержит входное оптическое окно 1, холодопровод щий диск 2, метал лическую рамку. 3, прозрачную диэлектри ческую подлонску с фотоэмиссионным слоем ; фотокатода 4, ваку умно-плотный стекл нно-металлический кольцевой спай 5, контактное холодопровод шее кольцо 6, холодопровод термоэлектрического охлаждаюшегк устройства, металлическое разрезное кольцо 7. Устройство работает следуюшим образом . После включени  термоэлектрического холодильника, соединенного с кольцами 6 и 7, происходит С1шжение температуры этих деталей до равновесного значе .ни , пор дка -60 С. Через интервал вре мени, определ емый температуропроводностью и тепловым сопротивлением рамки 3 и фотокатода 4, темпера -ура фотокатода достигает значеюш -40 С. В соответствии с законом термоэмис сии происходит снижение термошумов фо токатода. Если начальна  температура фотокатода равна комнатной (), то плотность термошумового тока (например, дл  сурь но-цезиевого фотокатода) соответствует ,2-B.4,iMO- %a. При изменении температуры от начальной TO до Т {равной ), термошумовой ток измен етс  в п раз ()хр (4--- } Кроме основного положительного эффекта, предлагаема  конструкци  обеспечиват также дополнительное повышение Отношени  сигнала к шуму по следующим причинам. Паразитна  термоэлектронна  эмисси  с холрдопровод шего диска,  вл ющегос  фокус фующим электродом-экраном, мала, так как при изготовлении фотокатода методом переноса на эле7стродах входной камеры не образуетс  эмиссионно активных пленок щелочных металлов к их соединений. Кроме того, холодопровод щий диск имеет пониженную до - 60°С. температуру, что увелич1шает его сорбционную способность и способствует снижению шумовых ионных токов. Совместное действие всех факторов приводит к тому, что в предлагаемой конструкции входной камеры отношение сигнала к шуму повышаетс  не менее, чем в 10 раз, обеспечиваетс  стабильность поддержани  температуры фотока тода 2t 1 К при времени выхода на режим не более 1 ч. Формула изобретени  Входна  камера фотоэлектронного прибора , содержаща  фотокатод с электрическим контактом, соединенный с системой охлаждени , а также электростатическую систему с фокусирующим электродом, отличающа с  тем, что, с целью повышени  TOMHOCTJH фотоэлектрического преобразовани  и отношени  сигнала к шуму путем уменьшени  термошумов , фотокатод и окно входной камеры пространственно разделены, при этом фотокатод установлен в держателе, в качестве которого использован фокусирующий электрод электронно-оптической системы, представл ющий собой одновременно холодопровод системы охлаждени  и электромагнитный экран и имею