Материал: konspekt_vpe

66

виході МКП установки волоконно-оптичного інвертора. Збільшена роздільна здатність ЕОП, поліпшена чіткість картинки; можливість роботи без зовнішнього підсвічування в умовах низької і гранично низької освітленості. Повністю усунута геометрична дисторсія.

III покоління. Використання в якості фотокатоду арсеніду галію: ФК на основі GaАs має більшу чутливість у порівнянні з мультилужним ФК, які використовуються в ЕОП II покоління. Для захисту фотокатода застосована захисна іонно-бар'єрна плівка. Максимум чутливості ФК зміщений в інфрачервоний діапазон, що дозволяє працювати без зовнішнього підсвічування в умовах гранично низької освітленості. ЕОП із чутливістю ФК ≥ 1800 мкА/лм і роздільною здатністю ≥60 штр/мм забезпечує максимально можливу дальність нічного спостереження і розпізнання.

Електронно-променеві прилади

Електронно-променевими приладами, як правило, називають електровакуумні прилади, дія яких заснована

на формуванні та керуванні напрямом й інтенсивністю електронних пучків.

В загальному випадку складаються з:

-електронного прожектора (гармати);

-відхиляючої системи;

-екрану;

-мішені.

Розділяються на:

-прилади перетворення електричних сигналів в оптичні;

-прилади перетворення оптичних сигналів в електричні;

-прилади збереження та зчитування записаної інформації;

-прилади перетворення оптичного зображення по яскравості та спектральному складу.

Будь-яке аксіально-симетричне електричне або магнітне поле є лінзою.

Електричне поле створюється електродами, на яких підтримується необхідний потенціал.

Магнітне поле створюється котушками зі струмом, часто оточених феромагнітними матеріалами, та постійними магнітами.

Класифікація магнітних лінз:

-довгі та короткі;

-виготовлені із звичайних соленоїдів, з надпровідникових матеріалів, постійних магнітів;

-можуть знаходитись в насиченому або в ненасиченому станах (для феромагнітних матеріалів).

Класифікація електростатичних лінз:

-однопотенційні лінзи, що мають однакові постійні потенціали в просторі об'єктів зображень;

-імерсійні лінзи, що мають різні постійні потенціали на різних боках ;

-одноапертурні лінзи з однорідним полем хоча б з одного боку;

-катодні лінзи, у яких поле різко спадає на джерелі заряджених частинок;

67

- лінзи з фольг та тонких металевих плівок, прозорі для частинок та забезпечують розриви в розподілі

поля;

-лінзи уповільнення та прискорення, при нерівності потенціалів з обох боків, до них відносять і лінзи дзеркала;

-квадрупольні та мультиполні лінзи, у яких поле залежить від 2-х поперечних координат, а не від повздовжньої.

Лінза – діафрагма з круглим отвором Лінза – діафрагма є областю неоднорідного електростатичного поля поблизу діафрагми-отвору.

Утворюється двома паралельними електродами (однорідними полями) з потенціалами U1 та U2 між якими розташований третій електрод з отвором - діафрагмою радіусом R і потенціалом Uд. Є елементом більш складних систем.

Якщо R значно менший за відстані між діафрагмою та зовнішніми електродами (d1 та d2) – поля між діафрагмами і електродами є однорідними.

При умові :

(Uд – U1 )/d1 (Uд – U2 )/d2 ,

вобласті діафрагми формується неоднорідне поле, яке і утворює лінзу.

Взалежності від напрямку руху електрона лінза може бути збиральною або розсіювальною.

Рис. Електростатична лінза-діафрагма з круглим отвором (збиральна): 1 -

електрод-діафрагма; 2 - еквіпотенціальні поверхні; 3 - траєкторії електронів; F - фокус лінзи.

Поодинока лінза Поодинока лінза – це область аксіально-симетричного електростатичного поля, у якого електронно-

оптичні показники заломлення і, відповідно, потенціали ліворуч та праворуч від лінзи рівні між собою та постійні. Утворюється комбінацією з трьох коаксіальних циліндричних або діафрагм – електродів.

Поодинока лінза завжди є збиральною та симетричною (F1=F2). Електрони проходять область фокусування з меншими швидкостями ніж розсіювальну.

Як правило, U1 U2 , але в загальному випадку U1 U2.

Формує зображення не змінюючи енергію електронного пучка.

Рис. Електростатична поодинока електронна лінза: 1 - зовнішні електроди; 2- внутрішній електрод; 3-седлова точка; 4- траєкторія електрона; V1, V2потенціали електродів.

Імерсійна лінза

68

Імерсійна лінза – є неоднорідним аксіально-симетричним полем - лінзою у якого електронно-оптичні показники заломлення і, відповідно, потенціали ліворуч і праворуч постійні, але не рівні.

Утворюється комбінацією двох діафрагм або циліндрів. Завжди U1 U2 !

Імерсійна лінза завжди є збиральною та несиметричною (F1 F2).

Формує зображення змінюючи енергію електронного пучка.

Рис. Електростатичні імерсійні лінзи, що складаються з двох діафрагм (а) і двох циліндрів (б).

Імерсійний об‘єктив, що складається з катоду і аноду (діафрагми) не здатен фокусувати електронні пучки тому між ними розміщують фокусувальний електрод (модулятор) або застосовують фокусувальне магнітне поле.

Оптичну силу імерсійного об‘єктива можна змінювати змінюючи співвідношення потенціалів на електродах.

Рис. Електростатична катодна електрона лінза: 1-катод; 2 - фокусувальний електрод; 3 - анод.

Довга магнітна лінза

Довга магнітна лінза є однорідним магнітним полем, що утворюється за допомогою довгого соленоїда (котушки) довжина якого набагато перевищує його діаметр.

З кожної точки емітера буде виходити пучок спіральних ліній, що мають різні радіуси, але однаковий крок. Всі електрони, що вийшли з т. О1, пройдуть скрізь точку О2. Точка О2 є електронно-оптичним зображенням О1.с=vz02 – циклотронна довжина хвилі,

= В – циклотронна частота.

69

Рис. Траєкторія електронів в однорідному магнітному полі: а) геометрія орбіт електронів; б) траєкторія електронів уздовж вісі соленоїда.

Коротка магнітна лінза

Коротка магнітна лінза є котушкою (витком) зі струмом. Всі силові лінії замкнені, а найбільша концентрація поля буде в центрі витка. Коротка магнітна лінза утворює колоколоподібний розподіл поля.

Фокусування пучка відбувається зміною струму збудження, стабільність якого повинна бути на рівні низьких хроматичних аберацій.

Рис. Траєкторія руху електронів у короткій магнітній лінзі: а) в меридіанній площині; б) траєкторії у поперечній площині.

Тетродний простіший електростатичний електронний прожектор: катод; модулятор; перший анод; другий

анод .

Діафрагми виділяють траєкторії електронів, що найбільш близькі до параксіальних та зменшують аберації та спотворення лінз при відхиленні пучка.

Найбільші недоліки тетродної схеми:

– наявність взаємного зв'язку між лінзами, що не дозволяє використовувати загальний подільник напруги для всього прожектора;

-- наявність суттєвого осадження електронів на анодах при керуванні електронним потоком.

70

Для усунення взаємозв'язку лінз між модулятором та першим анодом фокусування розміщують екранувальний електрод прискорення електронів, потенціал якого часто дорівнює потенціалу другого аноду.

В цьому випадку друга лінза є поодинокою лінзою, зміна потенціалу першого аноду майже не впливає на значення струму катоду із-за екранування електрода прискорення.

Можливість осадження електронного пучка на діафрагмах першого аноду, що змінює потенціал при зміні струму пучка та живленні від загального дільника напруги, знімається за рахунок збільшення діаметру отвору першого аноду. При будь-якому потенціалі першого аноду струм на ньому дорівнює 0.

Використання у якості другої лінзи поодинокої приводить до малої чутливості оптичної сили лінзи до коливань напруги на другому аноді, особливо у випадку під'єднання потенціалу катоду до першого аноду.

Розміри такого прожектора підбираються під фіксований потенціал другого аноду. На практиці із-за неточності виготовлення та зборки поле другої лінзи може не фокусувати зображення схрещення на екрані, тому на перший анод подають не нульовий потенціал корегування.

Переваги: при невеликих потенціалах корегування задовільне фокусування пучка на екрані, що не залежить від коливання високих потенціалів останнього аноду.

У прожекторах з магнітним фокусуванням роль першої лінзи виконує імерсійний об'єктив, а друга лінза є магнітною.

Завдяки порівняно великим розмірам магнітних лінз вони мають менші ніж електростатичні аберації та гарно фокусують навіть широкі електронні пучки, що не потребує встановлення діафрагм обмеження. Це дає можливість отримати більші струми пучків.

Великі апертури пучка, при його відхиленні, збільшують спотворення, які залежать від куту відхилення. Для протидії цьому між модулятором та анодом розміщують електрод прискорення, що створює додаткову лінзу.

У прожекторах з магнітним фокусуванням роль першої лінзи виконує імерсійний об'єктив, а друга лінза є магнітною.

Завдяки порівняно великим розмірам магнітних лінз вони мають менші ніж електростатичні аберації та гарно фокусують навіть широкі електронні пучки, що не потребує встановлення діафрагм обмеження. Це дає можливість отримати більші струми пучків.

Великі апертури пучка, при його відхиленні, збільшують спотворення, які залежать від куту відхилення. Для протидії цьому між модулятором та анодом розміщують електрод прискорення, що створює додаткову лінзу.

Прожектори з магнітним фокусуванням:

-мають більші габаритні розміри та масу, є менш економічними при експлуатації, потребують стабілізації напруги джерела живлення ;

-забезпечують високу роздільну здатність при точному розташуванні котушки на горловині. Використання: РЛС, спеціальні ЕПП.

Прожектори з електростатичним фокусуванням:

- менша, порівняно з магнітними системами, роздільна здатність; - мала маса та габаритні розміри, економічні при експлуатації.

Використання: осцилоскопи, сучасні кінескопи. Параметри та характеристики електронних прожекторів.

Модуляційна характеристика – залежність струму катоду або променя від напруги між модулятором та катодом Uм,к, при постійних напругах прискорення.

Напруга запирання – різниця потенціалів між модулятором та катодом, при якому струм в колі катоду складає задане мале значення (1мкА).

Напруга модуляції (модуляція) – напруга керуючого електроду, що приводить до зміни яскравості чи струму пучка від рівня запирання до заданого значення.

Крутизна модуляційної характеристики: S = Iк / Uмод . Коефіцієнт якості катоду – характеризує емісійну здатність катоду:

К= Ік мах (Uмод =0)/ Uзап 3/2 .