ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к электронной технике, в частности, к устройству электронно-оптического преобразователя (ЭОП), для усиления яркости изображения и перевода изображения из одной спектральной области в другую, работающего в условиях повышенных световых нагрузок.
Известен ЭОП, содержащий фотокатод на основе GaAs-гетероэпитаксиальной структуры, микроканальную пластину, экран, источник питания (проспект фирмы ITT NIGHT VISION, 7635 Plantation Road, Roanoke, VA 24019. Attention: Marketing Department. Telephone: (800) 533-5502, Fax: 540 (365-9015), прототип).
Недостатком известного ЭОП является использование источника питания постоянного напряжения, который обеспечивает работу ЭОП при повышенных световых нагрузках на фотокатоде только до 0,4 лк и спектральную чувствительность на длине волны λ=460 нм до 60 мА/Вт.
Известен патент США №6,429,416 В1 от 6 августа 2002 г. «Аппаратура и метод управляющего стробированного источника питания в ЭОП с микроканальной пластиной». В нашей технической литературе применяется термин «импульсный источник питания», а в иностранной литературе данный тип источников питания имеет название «стробированный» и «автостробированный».
В рекламном проспекте фирмы Litton от 2004 г. сообщается о разработанном ЭОП MX-10160 В со стандартным фотокатодом на основе соединений GaAs и автостробированным (параметры импульсов питания ЭОП меняются в зависимости от изменяющейся освещенности на панораме) источником питания.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении уровня спектральной чувствительности фотокатода и обеспечении работоспособности ЭОП при засветках фотокатода до 15000 лк.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном ЭОП GaAs-гетероэпитаксиальная структура фотокатода выполнена с буферным слоем толщиной 50-150 А, а источник питания выполнен импульсным. Нижний предел толщины буферного слоя обеспечивает нижнюю границу необходимой сплошности буферного слоя, а верхний предел толщины буферного слоя позволяет обеспечить большую повторяемость характера коротковолновой части спектральной характеристики фотокатода ЭОП. Выполнение GaAs-гетероэпитаксиальной структуры с утоненным буферным слоем позволяет сдвинуть спектральную характеристику фотокатода в коротковолновую область спектра до 0,34 мкм, повысить уровень спектральной чувствительности фотокатода на длине волны λ=0,46 мкм. Продление спектральной характеристики в синюю область (меньше, чем 550 нм) спектра обусловлено тем, что повышение синей чувствительности ЭОП значительно улучшает обнаружение, распознавание и идентификацию целей в песчаной и пустынной местности. Основные определения в технологии источников питания ЭОП:
- автоматическая регулировка яркости (АРЯ) - регулировка рабочих параметров источника питания, используемая для регулировки выходной яркости экрана ЭОП. В источниках питания ЭОП с постоянным напряжением АРЯ осуществляется путем управления напряжением МКП с использованием тока экрана в качестве сигнала обратной связи. В импульсных источниках питания АРЯ осуществляется путем использования регулировки напряжения МКП и управлением длительности цикла с использованием напряжения экрана в качестве сигнала обратной связи;
- защита ЭОП от ярких источников - режим работы импульсного источника питания ЭОП, при котором фотокатод защищается от избыточного потока электронов, приводящего к повреждению его ионной обратной связью, которая происходит при освещении фотокатода панорамой с источниками излучения большой интенсивности. Защита осуществляется уменьшением длительности рабочего цикла для уменьшения среднего по времени потока электронов, эмитируемых с фотокатода. Выполнение источника питания импульсным обеспечивает снижение влияния воздействующих на ЭОП внешних факторов на выходные светотехнические характеристики ЭОП, а именно на работоспособность ЭОП в условиях повышенных световых нагрузок (освещенность в плоскости фотокатода более 0,5 лк), поддержание стабильности яркости свечения экрана, сохранение в допустимых пределах разрешающей способности ЭОП.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком.
На рисунке представлен эскиз заявляемого ЭОП.
ЭОП содержит фотокатод 1 на основе GaAs-гетероэпитаксиальной структуры с буферным слоем 2 толщиной 50-150 Ǻ, микроканальную пластину 3, экран 4, расположенные в металлокерамическом корпусе 5 ЭОП, импульсный источник питания 6, содержащий преобразователь постоянного напряжения в переменное 7, умножитель напряжения 8, регулятор напряжения 9, блок логического управления 10.
Предлагаемый ЭОП работает следующим образом.
При освещении пучком падающих фотонов GaAs-фотокатод 1 эмитирует электроны в вакуумный промежуток между фотокатодом 1 и МКП 3, электроны ускоряются в сторону МКП 3 приложенным напряжением. Электроны попадают в каналы МКП 3, и за счет процесса вторичной электронной эмиссии МКП 3 усиливает вошедший электронный поток до тысячи раз. Электроны, выходящие из МКП 3, ускоряются в сторону экрана 4 и преобразуются в световую картинку слоем люминофора экрана 4. Импульсный источник 6 ЭОП получает на вход постоянное напряжение, поступающее на преобразователь напряжения 7, где происходит преобразование постоянного напряжения в переменное. С преобразователя напряжения 7 напряжение поступает на вход умножителя напряжения 8, обеспечивающего формирование напряжения требуемой амплитуды. Блок логического управления 10 импульсного источника питания 6 обеспечивает поддержание постоянства среднего тока, протекающего в цепи экрана 4 ЭОП, получаемого при воздействии на фотокатод 1 низких уровней освещенностей (до 0,0001 лк). При увеличении уровня освещенности фотокатода 1 блок логического управления 10 вырабатывает сигнал, поступающий на регулятор напряжения 9, создавая изменяющееся напряжение в промежутке вход МКП 3 - выход МКП 3 с одновременным поддержанием режима с максимальной скважностью в промежутке фотокатод 1 - вход МКП 3. За счет автоматического изменения скважности импульсного напряжения происходит ограничение числа фотоэлектронов, выходящих из фотокатода 1 при засветках высокого уровня (до 15000 лк). Ограничение токовых нагрузок в ЭОП при воздействии на фотокатод 1 засветок высокого уровня способствует уменьшению потока электронов, приводит к перераспределению яркости на наблюдаемой панораме, в результате чего на экране 4 ЭОП будет просматриваться панорама с меньшими перепадами яркости и сохранением разрешающей способности на фоне ярких источников света.
Использование заявляемой полезной модели позволяет повысить уровень спектральной чувствительности фотокатода на длине волны λ=0,46 мкм за счет смещения спектральной характеристики фотокатода в коротковолновую область спектра до 0,34 мкм, обеспечивает возможность работы в условиях повышенных засветок фотокатода ЭОП до 15000 лк, а также снижение ореольности у наблюдаемого яркого точечного объекта, раздельное наблюдение двух ярких объектов на панораме, а также наблюдатель при воздействии повышенной освещенности продолжает наблюдать панораму в отличие от ЭОП с постоянным источником питания, который, защищая фотокатод, снимает напряжение в промежутке фотокатод - вход МКП на время воздействия повышенной освещенности, и ЭОП перестает работать. Заявляемая модель позволяет создать низкоуровневые обзорно-пилотажные и прицельные телевизионные системы, обеспечивающие круглосуточное применение технических средств военно-воздушных сил.