ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Предполагаемое решение относится электронной технике, в частности к устройствам для регистрации быстропротекающих процессов, а именно, к электронно-оптическим преобразователям изображения (ЭОП) [H01J 31/50].
Известен ЭОП [1], содержащий полупрозрачный фотокатод, ускоряющий электрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод, систему развертки изображения и люминесцентный экран. Наличие вблизи фотокатода электрода с ускоряющей сеткой позволяет регистрировать быстропротекающие процессы с пикосекундным временным разрешением, но делает невозможным изготовление фотокатода внутри прибора, поэтому его фотокатод изготавливается в отдельном объеме, который затем присоединяется к прибору и фотокатод переносится внутрь оболочки ЭОП через штенгель, который впоследствии герметизируется.
Недостатком этого ЭОП является то, что при переносе фотокатода его чувствительность падает в видимом диапазоне примерно на 20%, а в инфракрасном (на длине волны около 1000 нм) в несколько раз.
Известен ЭОП [2], также содержащий полупрозрачный фотокатод, ускоряющий электрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод, систему развертки изображения и люминесцентный экран. У этого ЭОП, являющегося по своей технической сути прототипом предлагаемого устройства, ускоряющий электрод выполнен составным из двух элементов, один из которых представляет собой цилиндр, на боковой поверхности которого установлены фиксирующие пружины, а внутри этого цилиндра расположен второй элемент с мелкоструктурной сеткой, который также выполнен в виде цилиндра, установлен с возможностью его перемещения по внутренней цилиндрической боковой поверхности первого элемента и фиксации относительно фотокатода названными пружинами. При изготовлении фотокатода внутри этого ЭОП подвижный элемент ускоряющего электрода предварительно устанавливается на технологической позиции вблизи анода, а испарители компонент фотокатода вводятся через штенгели внутрь оболочки прибора между подложкой фотокатода и сеткой подвижного элемента. После изготовления фотокатода испарители извлекаются из оболочки, а подвижный элемент ускоряющего электрода перемещается к фотокатоду, при этом срабатывает устройство, удерживающее фиксирующие пружины, они входят во внутреннюю полость первого цилиндра ускоряющего электрода и фиксируют подвижный элемент на рабочей позиции вблизи фотокатода.
Основным недостатком этого ЭОП является высокое питающее напряжение, требующееся для получения пикосекундного временного разрешения. Это обусловлено большой длиной цилиндрических элементов ускоряющего электрода и, соответственно, электронно-оптической системы в целом, необходимой для размещения подвижного цилиндра ускоряющего электрода на технологической позиции между источниками компонент фотокатода и анодом. Поскольку для надежного, без заеданий, перемещения одной цилиндрической поверхности внутри другой рекомендуется выбирать отношение длины подвижного элемента к его диаметру не менее 1,0-1,5 минимальная длина неподвижного элемента ускоряющего электрода должна быть порядка двух-трех его диаметров. Особенно принимая во внимание, что детали ЭОП в процессе его обработки на откачном посту подвергаются нагреву до температуры порядка 650°K, а перемещение подвижного элемента осуществляется в вакууме.
В выполненном в соответствии с [2] ЭОП ПВ-001 [3], несмотря на то, что отношение длины подвижного элемента ускоряющего электрода к его диаметру меньше 1,0 и, соответственно, уменьшена длина неподвижного элемента, для обеспечения временного разрешения на уровне 1 пс, требуется напряжение между фотокатодом и анодом 15 кВ. При этом уменьшение длины подвижного элемента ускоряющего электрода привело к тому, что он часто застревает в уже отпаянном приборе при перемещении внутри неподвижного из-за перекоса в зазоре и не устанавливается должным образом на рабочую позицию.
Целью полезной модели и техническим результатом является уменьшение напряжения питания ЭОП и обеспечение надежного перемещения и установки подвижного элемента ускоряющего электрода на рабочую позицию.
Указанная цель и результат достигается за счет того, что электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий корпус, полупрозрачный фотокатод, фокусирующий электрод, анод, ускоряющий электрод, состоящий из двух элементов, один из которых размещен неподвижно и выполнен в виде полого тела вращения с отверстиями в боковой поверхности, через которые внутрь него введены фиксирующие пружины, а другой, снабженный сеткой или щелевой диафрагмой, выполнен с возможностью перемещения внутри первого элемента и фиксации относительно фотокатода названными пружинами, отличающийся тем, что подвижный элемент ускоряющего электрода выполнен в виде закрепленного на рычаге кольца и установлен с возможностью перемещения по дуге вокруг оси, перпендикулярной плоскости аксиальной симметрии неподвижного элемента ускоряющего электрода, при этом ось вращения подвижного элемента размещена вне внутренней полости неподвижного элемента.
Предпочтительно, одна из частей корпуса является одновременно фокусирующим электродом, перед стеклянным входным окном в корпусе установлен неподвижный цилиндрический элемент ускоряющего электрода, на наружной боковой поверхности неподвижного элемента закреплены несколько плоских пружин, концы которых через отверстия введены внутрь неподвижного элемента; подвижный элемент ускоряющего электрода снабжен сеткой и выполнен в виде кольца с конической наружной боковой поверхностью, закреплен на рычаге и выполнен с возможностью вращения по дуге вокруг оси, размещенной в пазе неподвижного элемента вне его внутренней полости. Предпочтительно, фотокатод вставлен внутрь оболочки через отверстие в фокусирующем электроде и размещен в пространстве между неподвижным элементом ускоряющего электрода и анодом.
Подвижный элемент ускоряющего электрода установлен с возможностью перемещения по дуге вокруг оси, перпендикулярной плоскости аксиальной симметрии неподвижного элемента ускоряющего электрода.
Предпочтительно, наружная боковая поверхность кольца подвижного элемента ускоряющего электрода выполнена в виде сферического пояса или усеченного конуса, а минимальное расстояние от оси вращения подвижного элемента ускоряющего электрода до оси симметрии неподвижного элемента ускоряющего электрода удовлетворяет условиям:
2
-1
L=H(D∗-d)-0,25(D∗+d)
2
-1
L=(H-h)(D∗-D)-0,25(D∗+D)
где: H - расстояние между осью вращения подвижного элемента и торцом неподвижного элемента ускоряющего электрода, на котором фиксируется кольцо подвижного элемента; h - высота наружной боковой поверхности кольца, а d и D - ее наименьший и наибольший диаметры; D∗ - внутренний диаметр неподвижного элемента ускоряющего электрода в сечении, в плоскости которого лежит ось вращения подвижного элемента, при этом наименьший и наибольший диаметры наружной боковой поверхности кольца подвижного элемента удовлетворяют условию: d<2S<D, где S - расстояние между фиксирующими пружинами и осью симметрии неподвижного элемента ускоряющего электрода. Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан вариант конструкции, выполненной в соответствии с предполагаемым изобретением, (часть ЭОП с системой развертки изображения и люминесцентным экраном не показана).
На Фиг. 2 показана конструкция с установленным в рабочую позицию подвижным элементом ускоряющего электрода.
Осуществление полезной модели
В оболочке, одна из частей которой является одновременно фокусирующим электродом 1 электронно-оптической системы ЭОП, перед стеклянным входным окном 2 установлен неподвижный цилиндрический элемент ускоряющего электрода 3. На наружной боковой поверхности неподвижного элемента закреплены несколько плоских пружин 4 (на Фиг. 1 показана одна вверху), концы которых через отверстия введены внутрь неподвижного элемента. Снабженный сеткой подвижный элемент ускоряющего электрода выполнен в виде кольца 5 с конической наружной боковой поверхностью, закреплен на рычаге 6 и может вращаться по дуге вокруг оси 7, размещенной в пазе неподвижного элемента вне его внутренней полости.
Испаритель - компонент фотокатода 8, введенный внутрь оболочки через отверстие в фокусирующем электроде, размещен в пространстве между неподвижным элементом ускоряющего электрода и анодом 9. На Фиг. 1 подвижный элемент ускоряющего электрода находится на технологической позиции (под испарителем).
При установке подвижного элемента в рабочую позицию рычаг входит в паз неподвижного элемента и восстанавливает его аксиальную симметрию.
Предлагаемая конструкция с установленным в рабочую позицию подвижным элементом ускоряющего электрода показана на Фиг. 2.
Обращенная к аноду торцевая поверхность кольца подвижного элемента снабжена наклонными выборками, в которые упираются концы фиксирующих пружин, прижимая подвижный элемент к торцевой поверхности неподвижного элемента ускоряющего электрода.
За счет того, что подвижный элемент ускоряющего электрода выполнен в виде закрепленного на рычаге кольца и установлен с возможностью перемещения по дуге вокруг оси, перпендикулярной плоскости аксиальной симметрии неподвижного элемента ускоряющего электрода, при этом ось вращения подвижного элемента размещена вне внутренней полости неподвижного элемента, в целом это обеспечивает уменьшение питающих напряжений и обеспечивает надежное перемещение и установку подвижного элемента, ускоряющего электрода на рабочую позицию.
ЭОП устанавливается на откачной пост как показано на Фиг. 1. После формирования фотокатода испарители его компонент извлекаются из полости преобразователя, и он отпаивается с поста. Затем прибор переворачивается входным окном вниз, ускоряется в этом же направлении и резко тормозится. Подвижный элемент начинает вращательное движение вокруг оси. За счет запасенной кинетической энергии он разжимает конической поверхностью кольца фиксирующие пружины и упирается в торцевую поверхность неподвижного элемента. Пружины защелкиваются на наклонных выборках, фиксируя подвижный элемент в рабочей позиции.
В настоящее время изготовлен макет ЭОП с предлагаемой конструкцией ускоряющего электрода, который благодаря уменьшению длины электронно-оптической системы обеспечивает то же временное разрешение, что и ПВ-001 при втрое меньшем напряжении питания. При этом многократные испытания подтвердили высокую надежность срабатывания механизма перемещения, установки и фиксации подвижного элемента ускоряющего электрода на рабочей позиции.
В настоящее время из анализа патентной и научно-технической литературы компании-заявителю не известны объекты, в которых есть признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении, то есть техническое свойство анализируемого объекта ново (не присуще известным объектам, в том числе аналогу). Таким образом, свойством, заключающемся в том, что уменьшено напряжения питания и обеспечено надежное перемещение и установка подвижного элемента ускоряющего электрода на рабочую позицию, обладает объект, характеризуемый совокупностью признаков в полном объеме формулы, то есть заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и неизвестных признаков и нового технического свойства, то есть отвечает критерию «существенные отличия».
Источники информации:
1. Бутслов М.М., Степанов Б.М. Импульсные электронно-оптические усилители света для изучения наносекундных и пикосекундных световых процессов. «Журнал научной и прикладной фотографии», т. 20, 1975, вып. 3, с. 198, АН СССР
3
2. Брюхневич Г.И., Кондрашева Л.И., Лукин В.Ф., Миллер В.А., Смолкин Б.Д., Степанов Б.М. Авторское свидетельство СССР N813533, МКЛ H01J 31/50, выдано 14.11.1980, приоритет от 09.01.1979, (прототип).
3. Брюхневич Г.И., Миллер В.А., Смолкин Б.Д., Степанов Б.М. Новые времяанализирующие электронно-оптические преобразователи. «Труды 14 Международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике», Москва, 19-24 октября 1980, с. 170-171.