Устройство и принцип действия электронно-оптического

преобразователя.

Электронно-оптические преобразователи являются приборами, преобразующими оптическое световое изображение в электронное, а затем снова в оптическое в другой области спектра. Чаще всего преобразователи используются для преобразования изображения в инфракрасном свете в видимое изображение.
Электронно-оптические преобразователи используются для наблюдения в темноте, на транспорте, в астрономии, в военном деле. Устройство простейшего преобразователя показано на рисунке.
Преобразователь содержит полупрозрачный фотокатод 1 и люминесцирующий экран 2, между которыми приложено ускоряющее напряжение. Между фотокатодом и экраном создается однородное электрическое поле.
Принцип действия преобразователя состоит в следующем. Оптическое изображение проектируется на фотокатод, вызывая фотоэлектронную эмиссию, величина которой пропорциональна освещенности участков катода. Фотоэлектроны под действием ускоряющего поля направляются к экрану, вызывая его свечение. Таким образом, происходит преобразование инфракрасного изображения в видимое. Однако однородное электрическое поле не является электронной линзой и пучок электронов, исходящий из некоторой точки на катоде, будет расходиться, и изображение не будет четким. Диаметр кружка рассеяния будет определяться следующим выражением:
,                                         
где l – расстояние между катодом и экраном;
Ua – ускоряющее напряжение;
U0 – разность потенциалов, определяющая начальную скорость электронов.
Повысить разрешающую способность преобразователя можно, применив для фокусировки магнитные или электростатические линзы.
Применение магнитных линз связано с большими габаритами и весом прибора, а также неоправданными расходами электроэнергии.
 Наиболее распространенными являются преобразователи с электростатической фокусировкой, в которых перенос электронного изображения осуществляется с помощью электростатических линз. Пример электронно-оптической системы преобразователя с электростатической фокусировкой приведен на рисунке.
Электронно-оптическая система состоит из катодного цилиндра, имеющего нулевой потенциал, ускоряющего электрода и анода, к которому приложено напряжение порядка 30 кВ. В этом преобразователе перенос изображения осуществляется двумя иммерсионными линзами. Первая линза служит для регулирования фокусировки,  а вторая линза ускоряет электроны, обеспечивая необходимую яркость свечения экрана.
В последние годы были разработаны низковольтные электронно-оптические преобразователи с использованием микроканальных пластин. На рисунке 14.3. показано устройство электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной.
Преобразователь содержит фотокатод, микроканальную пластину и люминесцирующий экран.
Микроканальная  пластина  представляет  собой  диск  толщиной 0,5 мм. и диаметром 24 мм. из свинцово-силикатного стекла. Пластина содержит большое число микроканалов диаметром 10 мкм. Внутренняя поверхность каналов покрыта полупроводниковым слоем с коэффициентом вторичной эмиссии  s > 1. На торцевые поверхности пластины нанесены контактные металлические слои, между которыми прикладывается напряжение порядка 1 кВ.
Между фотокатодом и микроканальной пластиной, а также между экраном и пластиной для ускорения электронов создаются однородные электрические поля.
При освещении фотокатода возникает фотоэмиссия, величина которой зависит от освещенности отдельных участков катода. Фотоэлектроны, влетая в канал, вызывают появление вторичных электронов. Электрическое поле ускоряет вторичные электроны, количество их по мере продвижения к экрану увеличивается. В результате на экран приходит больше электронов, чем уходит с фотокатода. Вследствие малых расстояний между электродами преобразователь имеет разрешающую способность не хуже, чем двухлинзовый преобразователь.
Основными параметрами электронно-оптических преобразователей являются:
интегральная чувствительность фотокатода – отношение величины фототока к величине падающего светового потока;
спектральная чувствительность фотокатода – отношение величины фототока к величине светового потока от источника монохроматического излучения;
квантовый выход, определяющий количество электронов, эмиттируемых фотокатодом под действием одного фотона. Квантовый выход не может быть больше 0,5;
коэффициент преобразования – отношение величины светового потока, излучаемого экраном ЭОП, к величине светового потока, падающего на фотокатод. Для однокамерных преобразователей коэфициент преобразования может доходить до 150, а для многокамерных – до 106 и более;
разрешающая способность – число пар линий в одном миллиметре изображения, различаемых на экране преобразователя;
яркость темнового фона – яркость свечения экрана в отсутствие освещения входного фотокатода. Это свечение обусловлено термоэмиссией фотокатода, световой обратной связи внутри прибора;
контраст изображения – определяется как отношение яркости крупной детали изображения к яркости фона.