RU2228561C2 - Time-analyzing image intensifier - Google Patents
Time-analyzing image intensifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228561C2 RU2228561C2 RU2002114062/09A RU2002114062A RU2228561C2 RU 2228561 C2 RU2228561 C2 RU 2228561C2 RU 2002114062/09 A RU2002114062/09 A RU 2002114062/09A RU 2002114062 A RU2002114062 A RU 2002114062A RU 2228561 C2 RU2228561 C2 RU 2228561C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- accelerating electrode
- lens
- target
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, связанного с разработкой и созданием электронно-оптических преобразователей изображения (ЭОП), предназначенных для преобразования и усиления яркости изображений в различных областях спектра от инфракрасного до мягкого рентгеновского. Изобретение может быть использовано при создании современных пико- и субпикосекундных ЭОП, работающих в режиме сверхскоростной фотохронографии, и, в первую очередь, специализированных ЭОП, работающих в качестве первичного детектора в составе пико- и субпикосекундных электронно-оптических камер (ЭОК), применяемых для фотографирования различных быстропротекающих процессов в инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом или мягком рентгеновском диапазонах спектра излучения. Развитие техники высокоскоростной фотохронографии наряду с задачей повышения временного разрешения ставит задачу поиска путей повышения информационной емкости изображения, что при сохранении высокого временного и пространственного разрешения означает необходимость увеличения рабочего поля фотокатода, т.е. ставится задача создания широкоформатного ЭОП. Решение этой задачи предлагается и обосновывается в предлагаемом изобретении.The invention relates to the field of electro-vacuum instrumentation, associated with the development and creation of electron-optical image converters (image intensifier tubes) designed to convert and enhance the brightness of images in various spectral regions from infrared to soft x-ray. The invention can be used to create modern picosecond and subpicosecond image intensifier tubes operating in ultrafast photochronography mode, and, first of all, specialized image intensifier tubes operating as a primary detector in picosecond and subpicosecond electron-optical cameras (EOKs) used for photographing various fast processes in the infrared, visible, ultraviolet or soft x-ray ranges of the radiation spectrum. The development of high-speed photo-chronography techniques along with the task of increasing the temporal resolution poses the problem of finding ways to increase the image information capacity, which, while maintaining high temporal and spatial resolution, means the need to increase the working field of the photocathode, i.e. the task is to create a wide-format image intensifier tube. A solution to this problem is proposed and justified in the invention.
Известен времяаналнзирующий ЭОП с магнитной фокусировкой изображения, предназначенный для работы в режиме сверхскоростной фотохронографии [1]. В качестве фотокатода ЭОП использован призматический выступ, вершина которого служит источником фотоэмиссии, отклоняющая система развертки расположена между фотокатодом и фокусирующей линзой, выполненной в виде бронированного соленоида. Часть магнитопровода соленоида, выполненная в виде мелкоструктурной и прозрачной для электронов сетки, осуществляет магнитную экранировку отклоняющей системы от магнитного поля фокусирующей системы. Регистрирующая мишень (экран) выполнена плоской. Перечисленные конструктивные особенности этого ЭОП порождают его недостатки. Так, эмиссия с призматического выступа вдоль временной оси имеет большую апертуру, чем с аналогичной плоской площадки, что приводит к увеличению пространственных аберраций вдоль временной оси и соответственно к снижению временного разрешения. Размер рабочего поля фотокатода вдоль пространственной оси ограничен пространственными аберрациями. Магнитная экранировка с помощью магнитной мелкоструктурной сетки может оказаться неэффективной из-за насыщения магнитного материала сетки, которая по необходимости должна быть достаточно тонкой. Расположение отклоняющей системы в пространстве между фотокатодом и магнитной фокусирующей системой снижает чувствительность отклоняющей системы за счет действия фокусирующей линзы. Экран в рассматриваемой конструкции является плоским, что создает дополнительные пространственно-временные аберрации. С учетом перечисленных недостатков рассматриваемая конструкция ЭОП заставляет отнести его к классу узкоформатных.Known time-analyzing image intensifier tubes with magnetic image focusing, designed to operate in ultra-high-speed photochronography mode [1]. A prismatic protrusion is used as the photocathode of the image intensifier tube, the apex of which serves as a source of photoemission, a deflecting scanning system is located between the photocathode and the focusing lens, made in the form of an armored solenoid. Part of the magnetic circuit of the solenoid, made in the form of a fine-structured and transparent grid for electrons, carries out the magnetic screening of the deflecting system from the magnetic field of the focusing system. The recording target (screen) is made flat. The listed design features of this image intensifier give rise to its disadvantages. Thus, emission from a prismatic protrusion along the time axis has a larger aperture than from a similar flat area, which leads to an increase in spatial aberrations along the time axis and, accordingly, to a decrease in time resolution. The size of the working field of the photocathode along the spatial axis is limited by spatial aberrations. Magnetic shielding using a fine-grained magnetic mesh can be ineffective due to saturation of the magnetic material of the mesh, which, if necessary, should be sufficiently thin. The location of the deflecting system in the space between the photocathode and the magnetic focusing system reduces the sensitivity of the deflecting system due to the action of the focusing lens. The screen in this design is flat, which creates additional spatio-temporal aberrations. Given the above disadvantages, the design of the image intensifier tube compels us to classify it as narrow-format.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является времяанализирующий ЭОП с магнитной фокусировкой [2], схема которого приведена на фиг.1, где 1 - вакуумная оболочка, 2 - входное окно, 3 - фотокатод, чувствительный к излучению наблюдаемого процесса, 4 - ускоряющий электрод, выполненный в виде проводящей мелкоструктурной сетки, 5 - соленоид, 6 - магнитопровод, 7 - немагнитный зазор в магнитопроводе, 8 - отклоняющая система, 9 - регистрирующая мишень.The closest technical solution to the claimed one is a time-analyzing image intensifier tube with magnetic focusing [2], the circuit of which is shown in FIG. 1, where 1 is a vacuum shell, 2 is an input window, 3 is a photocathode sensitive to the radiation of the observed process, 4 is an accelerating electrode, made in the form of a conductive fine-grained grid, 5 - a solenoid, 6 - a magnetic circuit, 7 - a non-magnetic gap in the magnetic circuit, 8 - a deflecting system, 9 - a recording target.
Как видно из фиг. 1, в прототипе используется фотокатод, расположенный на плоской подложке, плоский ускоряющий электрод, выполненный в виде мелкоструктурной сетки, и люминесцентный экран, расположенный на плоской подложке. В этом ЭОП устранены некоторые недостатки, присущие описанному выше аналогу. Так, вместо призматического выступа катод выполнен в виде узкой полоски на плоской проводящей подложке, что позволяет несколько снизить пространственно-временные аберрации в направлении временной оси. Отклоняющая система расположена в промежутке между фокусирующей линзой и экраном, что позволяет устранить негативное влияние магнитного поля этой линзы на чувствительность отклоняющей системы.As can be seen from FIG. 1, the prototype uses a photocathode located on a flat substrate, a flat accelerating electrode made in the form of a fine-grained mesh, and a luminescent screen located on a flat substrate. In this image intensifier, several disadvantages inherent in the analogue described above are eliminated. So, instead of a prismatic protrusion, the cathode is made in the form of a narrow strip on a flat conductive substrate, which allows to somewhat reduce the spatio-temporal aberrations in the direction of the time axis. A deflecting system is located between the focusing lens and the screen, which eliminates the negative influence of the magnetic field of this lens on the sensitivity of the deflecting system.
Недостатком прототипа является использование плоского фотокатода, плоского ускоряющего электрода и плоского экрана, что порождает значительные пространственно-временные аберрации, включая кривизну и дисторсию. Большая кривизна изображения приводит к существенному уменьшению пространственного и временного разрешения на краю рабочего поля. Поэтому для сохранения в прототипе высокого пространственного и временного разрешения по всему рабочему полю фотокатода размер рабочего поля фотокатода в рассматриваемом ЭОП вдоль пространственной оси ограничен величиной 0,23 мм, а это означает, что рассматриваемый прототип, как и предыдущий, следует отнести к классу узкоформатных.The disadvantage of the prototype is the use of a flat photocathode, a flat accelerating electrode and a flat screen, which gives rise to significant spatio-temporal aberrations, including curvature and distortion. The large curvature of the image leads to a significant decrease in spatial and temporal resolution at the edge of the working field. Therefore, to preserve the high spatial and temporal resolution in the prototype over the entire working field of the photocathode, the size of the photocathode working field in the considered image intensifier along the spatial axis is limited to 0.23 mm, which means that the prototype under consideration, like the previous one, should be classified as narrow-format.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является увеличение рабочего поля фотокатода времяанализирующего ЭОП за счет снижения пространственных и временных аберраций, что способствует созданию широкоформатного ЭОП. Технический результат достигается тем, что во времяанализирующем электронно-оптическом преобразователе изображения, содержащем заключенные в вакуумную оболочку и последовательно расположенные в ней плоскую подложку с фотокатодом, ускоряющий электрод, отклоняющую систему и мишень, а также фокусирующую систему в виде осесимметричной бронированной магнитной линзы с немагнитным зазором, расположенную снаружи вакуумной оболочки между ускоряющим электродом и отклоняющей системой, причем ось симметрии магнитной линзы совпадает с осью преобразователя, ускоряющий электрод и мишень выполнены в виде сферических сегментов, причем вершины и центры кривизны ускоряющего электрода и мишени расположены на оси преобразователя таким образом, что соотношение расстояния между центром кривизны ускоряющего электрода и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы к расстоянию между вершиной ускоряющего электрода и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы составляет 2:3, соотношение расстояния между центром кривизны мишени и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы к расстоянию между вершиной мишени и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы составляет 1:2, а в плоскости немагнитного зазора магнитной линзы установлена апертурная диафрагма.The technical result provided by the claimed invention is to increase the working field of the photocathode of a time-analyzing image intensifier by reducing spatial and temporal aberrations, which contributes to the creation of a wide-format image intensifier. The technical result is achieved by the fact that during the analyzing electron-optical image converter containing a flat substrate with a photocathode enclosed in a vacuum shell and sequentially arranged in it, an accelerating electrode, a deflecting system and a target, and a focusing system in the form of an axisymmetric armored magnetic lens with a non-magnetic gap located outside the vacuum shell between the accelerating electrode and the deflecting system, and the axis of symmetry of the magnetic lens coincides with the axis n of the generator, the accelerating electrode and the target are made in the form of spherical segments, and the vertices and centers of curvature of the accelerating electrode and the target are located on the axis of the transducer so that the ratio of the distance between the center of curvature of the accelerating electrode and the plane of the nonmagnetic gap of the magnetic lens to the distance between the top of the accelerating electrode and the plane the non-magnetic gap of the magnetic lens is 2: 3, the ratio of the distance between the center of curvature of the target and the plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens the distance between the target apex and the plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens is 1: 2, and an aperture diaphragm is installed in the plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens.
Приданием ускоряющему электроду и мишени сферической формы и выбором места расположения их центров кривизны, а также установкой апертурной диафрагмы в плоскости немагнитного зазора удается существенно скорректировать основные аберрации магнитной линзы. Это позволяет более чем на порядок увеличить рабочее поле вдоль пространственной оси ЭОП с сохранением высоких характеристик изображения по всему рабочему полю фотокатода, т.е. в отличие от прототипа, являющегося по сути дела малоформатным ЭОП, удается создать широкоформатный ЭОП.By giving the accelerating electrode and the target a spherical shape and choosing the location of their centers of curvature, as well as setting the aperture diaphragm in the plane of the non-magnetic gap, it is possible to substantially correct the basic aberrations of the magnetic lens. This allows us to increase the working field by an order of magnitude along the spatial axis of the image intensifier while maintaining high image characteristics throughout the working field of the photocathode, i.e. unlike the prototype, which is essentially a small format image intensifier tube, it is possible to create a wide format image intensifier tube.
На фиг. 2 изображена схема предлагаемого времяанализирующего ЭОП.In FIG. 2 shows a diagram of the proposed time-analyzing image intensifier tube.
ЭОП содержит вакуумную оболочку 1, входное окно с нанесенной на него с внутренней стороны проводящей подложкой 2, чувствительный к излучению наблюдаемого процесса фотокатод 3, ускоряющий электрод 4 в виде сферического сегмента, выполненный либо в виде проводящей мелкоструктурной сетки, либо в виде сплошного проводящего электрода, в котором имеется прямоугольное отверстие для пропускания электронного потока в область магнитной линзы, бронированный соленоид 5, магнитопровод 6, немагнитный зазор 7, апертурную диафрагму 8 с круглым отверстием в центре, отклоняющую систему 9, регистрирующую мишень 10.The image intensifier tube contains a vacuum shell 1, an input window with a
Ускоряющий электрод 4 выполнен в виде сферического сегмента, центр кривизны которого расположен на оси ЭОП между его вершиной и плоскостью немагнитного зазора 7 магнитной линзы, образованной соленоидом 5 и магнитопроводом 6 и расположенной снаружи вакуумной оболочки 1 между ускоряющим электродом 4 и отклоняющей системой 9. Соотношение расстояния между центром кривизны ускоряющего электрода и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы к расстоянию между вершиной ускоряющего электрода и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы составляет 2:3. В плоскости немагнитного зазора располагается также круглая апертурная диафрагма 8 с отверстием в центре, центр которой расположен на оси ЭОП. Между магнитной линзой и мишенью 10 располагается отклоняющая система 9. Плоскость симметрии отклоняющей системы 9 развернута на угол, равный углу поворота изображения, эта плоскость содержит ось ЭОП и повернутое магнитной линзой изображение пространственной оси ЭОП. За отклоняющей системой развертки изображения 9 установлена регистрирующая электронное изображение мишень 10, например, в виде люминесцентного экрана, расположенного на волоконно-оптической пластине, выполненной в виде сферического сегмента, причем центр кривизны волоконно-оптической пластины расположен на оси ЭОП в промежутке между плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы и вершиной мишени.The accelerating
Предлагаемый ЭОП с магнитной фокусировкой работает следующим образом. Порождаемое наблюдаемым объектом изменяющееся во времени электромагнитное излучение проникает через прозрачное для этого излучения окно и попадает на фотокатод, чувствительный к излучаемой объектом области спектра. Под влиянием этого излучения из каждой точки фотокатода эмитируются фотоэлектроны, распределение плотности эмиссии которых по фотокатоду пропорционально пространственному распределению плотности электромагнитной энергии, поступающей от рассматриваемого объекта, и представляет собой по сути практически синхронно изменяющееся во времени электронное изображение этого объекта. Далее фотоэлектроны ускоряются в промежутке между фотокатодом и ускоряющим электродом, к которому так же, как в прототипе, приложено полное ускоряющее напряжение. После ускорения электронный поток попадает в магнитное поле линзы, в результате ее действия пучки фокусируются, а электронное изображение разворачивается на некоторый угол, в связи с чем пространственная и временная оси в изображении фотокатода оказываются повернутыми на тот же угол. В результате вдоль пространственной оси изображения формируется одномерное пространственное изображение наблюдаемого объекта, а вдоль временной изображается динамика его изменения во времени. Как показывают расчеты, благодаря специальному расположению ускоряющего электрода, при котором соотношение расстояния между его центром кривизны и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы к расстоянию между вершиной ускоряющего электрода и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы составляет 2:3, электроны после ускорения двигаются в направлении осевой точки плоскости немагнитного зазора и в отличие от прототипа поступают в область действия магнитной фокусирующей линзы на минимальном расстоянии от оси. Поэтому все аберрации положения, влияющие на пространственное и временное разрешение, а также на масштабные пространственно-временные искажения изображения в предлагаемом ЭОП оказываются существенно меньшими, чем в прототипе, где электронные пучки после ускорения двигаются параллельно оптической оси магнитной линзы и поступают в пространство ее действия на большом расстоянии от оси. Именно этим объясняется то, что временное и пространственное разрешение в прототипе по рабочему полю фотокатода вдоль пространственной оси быстро убывает от центра к краю и что не позволяет создать широкоформатный ЭОП с высокими электронно-оптическими характеристиками изображения. В заявленном ЭОП фокусирующее действие магнитной линзы как для приосевых, так и внеосевых пучков электронов отличается незначительно. Поскольку центральные траектории электронов в нем собираются в точке на оси в плоскости немагнитного зазора, установленная в этой плоскости апертурная диафрагма не будет виньетировать изображение, т.е. ограничивать величину рабочего поля фотокатода, но может существенно и в равной степени уменьшить выходную апертуру как центральных, так и периферийных пучков. В результате достигается уменьшение влияния на качество изображения отверстных аберраций, что приводит к дополнительному увеличению пространственного и временного разрешения по всему рабочему полю фотокатода. В прототипе приосевые и внеосевые пучки собираются в разных точках оси, что делает нецелесообразным применение апертурной диафрагмы. В случае применения диафрагмы в прототипе она будет виньетировать изображение и неодинаково диафрагмировать пучки. После прохождения диафрагмы электронные пучки в предлагаемом ЭОП направляются на экран. Как показывают расчеты, острая фокусировка изображения вдоль пространственной оси достигается на сферической поверхности мишени с центром кривизны, расположенным на оси ЭОП таким образом, чтобы соотношение расстояния между центром кривизны мишени и плоскостью немагнитного зазора магнитной линзы к расстоянию между вершиной мишени и плоскостью немагнитного зазора составляло бы 1:2. При этом кривизна экрана заметно исправляет временные аберрации, влияющие на временное разрешение и временную задержку на краю рабочего поля фотокатода.The proposed image intensifier with magnetic focusing works as follows. Time-varying electromagnetic radiation generated by the observed object penetrates through a window transparent to this radiation and enters the photocathode, which is sensitive to the spectral region emitted by the object. Under the influence of this radiation, photoelectrons are emitted from each point of the photocathode, the distribution of the emission density of which over the photocathode is proportional to the spatial distribution of the density of electromagnetic energy coming from the object in question, and is essentially an electronic image of this object that is practically synchronously changing in time. Next, the photoelectrons are accelerated in the gap between the photocathode and the accelerating electrode, to which, as in the prototype, the full accelerating voltage is applied. After acceleration, the electron flux enters the magnetic field of the lens, as a result of its action, the beams are focused, and the electronic image is rotated at a certain angle, and therefore the spatial and temporal axes in the image of the photocathode are turned at the same angle. As a result, a one-dimensional spatial image of the observed object is formed along the spatial axis of the image, and the dynamics of its change in time is shown along the temporal axis. As calculations show, due to the special arrangement of the accelerating electrode, in which the ratio of the distance between its center of curvature and the plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens to the distance between the top of the accelerating electrode and the plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens is 2: 3, after acceleration, the electrons move in the direction of the axial point of the plane non-magnetic gap and in contrast to the prototype enter the field of action of the magnetic focusing lens at a minimum distance from the axis. Therefore, all position aberrations affecting the spatial and temporal resolution, as well as the spatial-temporal distortions of the image in the proposed image intensifier tube are much smaller than in the prototype, where the electron beams after acceleration move parallel to the optical axis of the magnetic lens and enter the space of its action on great distance from the axis. This explains the fact that the temporal and spatial resolution in the prototype along the working field of the photocathode along the spatial axis rapidly decreases from the center to the edge and that does not allow creating a wide-format image intensifier tube with high electron-optical image characteristics. In the claimed image intensifier tube, the focusing effect of the magnetic lens for both axial and off-axis electron beams differs slightly. Since the central electron paths in it are collected at a point on the axis in the plane of the nonmagnetic gap, the aperture diaphragm installed in this plane will not vignette the image, i.e. limit the magnitude of the working field of the photocathode, but can significantly and equally reduce the output aperture of both central and peripheral beams. As a result, a decrease in the effect on the image quality of hole aberrations is achieved, which leads to an additional increase in spatial and temporal resolution throughout the working field of the photocathode. In the prototype, axial and off-axis bundles are collected at different points of the axis, which makes it inappropriate to use an aperture diaphragm. If the diaphragm is used in the prototype, it will vignette the image and diaphragm the beams differently. After passing through the diaphragm, the electron beams in the proposed image intensifier tube are sent to the screen. Calculations show that sharp focusing of the image along the spatial axis is achieved on the spherical surface of the target with the center of curvature located on the axis of the image intensifier tube so that the ratio of the distance between the center of curvature of the target and the plane of the nonmagnetic gap of the magnetic lens to the distance between the tip of the target and the plane of the nonmagnetic gap 1: 2. In this case, the curvature of the screen noticeably corrects the temporal aberrations affecting the time resolution and time delay at the edge of the working field of the photocathode.
Для сравнения заявленного ЭОП с прототипом было проведено компьютерное моделирование их электронно-оптических систем с использованием пакета прикладных программ Elim-E [3]. Обозначения коэффициентов аберраций соответствуют принятым в работе [4]. Основные исходные данные конструкции прототипа взяты из работы [2].To compare the claimed image intensifier tube with the prototype, computer simulation of their electron-optical systems was carried out using the Elim-E application package [3]. The designations of the aberration coefficients correspond to those adopted in [4]. The main source data of the prototype design are taken from [2].
Вариант заявленной в изобретении конструкции ЭОП и вариант прототипа были практически идентичными за исключением радиусов кривизны мелкоструктурной сетки и экрана. Были взяты следующие параметры. Ускоряющее напряжение на мелкоструктурной сетке полагалось равным 10 кВ, расстояние между фотокатодом и мелкоструктурной сеткой по оси ЭОП 1,6 мм, ширина прямоугольника, ограничивающего фотокатод, 0,01 мм, длина прямоугольника (рабочее поле фотокатода) 5 мм, общая длина ЭОП 268 мм, расстояние от фотокатода до средней плоскости немагнитного зазора магнитной линзы 66 мм, скорость развертки 1,6х1011 мм/с. Параметры фотокатода соответствовали видимому диапазону излучения исследуемого объекта и так же, как в работе [2], угловое распределение фотоэлектронов считалось ламбертовским, а энергетическое - параболическим с максимальной энергией 0,68 эВ. Конструкция и токи возбуждения магнитной линзы были взяты одинаковыми. Для прототипа фотокатод, мелкоструктурная сетка и экран были взяты плоскими. В заявленном ЭОП радиусы кривизны мелкоструктурной сетки и экрана в описанных выше сечениях предполагались равными 22 и 108 мм соответственно. Расчеты характеристик изображения проводились в пределах рабочего поля фотокатода вдоль пространственной оси, равном 10 мм.A variant of the design of the image intensifier claimed in the invention and a variant of the prototype were almost identical, with the exception of the radii of curvature of the fine-grained mesh and screen. The following parameters were taken. The accelerating voltage on the fine-grained grid was assumed to be 10 kV, the distance between the photocathode and the fine-grained grid along the axis of the image intensifier tube was 1.6 mm, the width of the rectangle bounding the photocathode was 0.01 mm, the length of the rectangle (photocathode working field) was 5 mm, and the total length of the image intensifier was 268 mm , the distance from the photocathode to the middle plane of the non-magnetic gap of the magnetic lens is 66 mm, the sweep speed is 1.6x10 11 mm / s. The parameters of the photocathode corresponded to the visible radiation range of the object under study and, like in [2], the angular distribution of photoelectrons was considered Lambertian, and the energy distribution was considered parabolic with a maximum energy of 0.68 eV. The design and excitation currents of the magnetic lens were taken the same. For the prototype, the photocathode, fine-grained mesh and screen were taken flat. In the claimed image intensifier tube, the radii of curvature of the fine-structured mesh and screen in the sections described above were assumed to be 22 and 108 mm, respectively. The calculation of image characteristics was carried out within the working field of the photocathode along the spatial axis of 10 mm.
В таблице 1 приведены исходные значения основных величин, определяющих качество изображения в ЭОП, в таблице 2 - расчетные значения основных аберраций магнитной линзы и в таблице 3 - основные характеристики качества изображения для заявленного ЭОП и прототипа.Table 1 shows the initial values of the main values that determine the image quality in the image intensifier tube, in table 2 - the calculated values of the main aberrations of the magnetic lens and in table 3 - the main characteristics of the image quality for the claimed image intensifier tube and prototype.
Из результатов компьютерного моделирования электронно-оптической системы заявленного ЭОП нетрудно видеть, что с помощью этого ЭОП при напряжении на ускоряющем электроде относительно фотокатода, равном 10 кВ, ширине щели 10 мкм, при скорости развертки 1,6×1011 мм/c и пространственном увеличении, равном 2,9, по всему рабочему полю фотокатода размером 10 мм в видимом диапазоне с сурьмяно-цезиевым фотокатодом достигается пространственное разрешение не менее 70 штр/мм, временное разрешение 0,5 пс, дисторсия менее 0,2%, задержка на краю рабочего поля фотокатода практически отсутствует. Аналогичные оценки в области мягкого рентгена с золотым фотокатодом показывают, что в заявленном ЭОП по всему рабочему полю фотокатода достигается пространственное разрешение не менее 20 штр/мм, временное разрешение 3 пс, дисторсия менее 0,2%, задержка менее 0,5 пс. Для сравнения в прототипе ЭОП с плоской подложкой, плоским ускоряющим электродом, плоской мишенью и без апертурной диафрагмы в центре рабочего поля мишени пространственное и временное разрешение остается таким же, как в заявленной конструкции, однако на краю рабочего поля наблюдается резкое ухудшение качества пространственно-временного изображения. Как показывают расчеты, для достижения в прототипе сопоставимых с заявленным ЭОП характеристик качества изображения, особенно в части временного разрешения и временной задержки изображения, рабочее поле фотокатода в прототипе должно быть не более 1 мм, т.е. в 10 раз меньше, чем в заявленном. Поэтому прототип ЭОП следует отнести к узкоформатным. Таким образом, в заявленном ЭОП при сохранении высоких пространственно-временных характеристик, присущих прототипу, рабочее поле фотокатода увеличено по сравнению с прототипом в 10 раз за счет снижения пространственных и временных аберраций, что позволяет отнести его к классу широкоформатных.From the results of computer simulation of the electron-optical system of the claimed image intensifier tube, it is easy to see that with the help of this image intensifier with a voltage on the accelerating electrode relative to the photocathode equal to 10 kV, a slit width of 10 μm, at a scan speed of 1.6 × 10 11 mm / s and spatial increase 2.9, the spatial resolution of at least 70 lines / mm, the temporal resolution of 0.5 ps, the distortion of less than 0.2%, the delay at the edge of the worker, is achieved over the entire working field of a 10 mm photocathode in the visible range with an antimony-cesium photocathode photo fields the cathode is practically absent. Similar estimates in the field of soft X-ray with a gold photocathode show that the spatial resolution of at least 20 lines / mm, a temporal resolution of 3 ps, distortion of less than 0.2%, and a delay of less than 0.5 ps are achieved in the claimed image intensifier tube over the entire working field of the photocathode. For comparison, in the prototype image intensifier tube with a flat substrate, a flat accelerating electrode, a flat target and without an aperture diaphragm in the center of the target working field, the spatial and temporal resolution remains the same as in the claimed design, but at the edge of the working field there is a sharp deterioration in the quality of the spatio-temporal image . As the calculations show, in order to achieve the image quality characteristics comparable to the declared image intensifier tube in the prototype, especially in terms of time resolution and time delay of the image, the working field of the photocathode in the prototype should be no more than 1 mm, i.e. 10 times less than claimed. Therefore, the prototype of the image intensifier tube should be attributed to narrow format. Thus, in the claimed image intensifier tube while maintaining the high spatio-temporal characteristics inherent in the prototype, the working field of the photocathode is increased compared to the prototype by 10 times due to the reduction of spatial and temporal aberrations, which allows it to be classified as wide-format.
ЛитератураLiterature
1. Авторское свидетельство SU №1272376 А1, кл. Н 01 J 31/50, 1985.1. Copyright certificate SU No. 1272376 A1, cl. H 01 J 31/50, 1985.
2. Kinoshita K. et al. Femtosecond streak tube. Proceeding of 16th International congress on High Spead photography and photonics, vol 491. Strasburg, 1984 (прототип).2. Kinoshita K. et al. Femtosecond streak tube. Proceeding of 16 th International congress on High Spead photography and photonics, vol 491. Strasburg, 1984 (prototype).
3. V.P.Il′in, V.A.Kateshov, Yu. V.KnUkov, M.A.Monastyrsky. Emission-Imaging Electron-Optical System Design. - Adv.electronics and electron physics (1990), v.78, Acad.Press.3. V.P. Ilin, V.A. Kateshov, Yu. V.KnUkov, M.A. Monastyrsky. Emission-Imaging Electron-Optical System Design. - Adv.electronics and electron physics (1990), v.78, Acad.Press.
4. Ю.В. Куликов. Об опыте создания программно-методического обеспечения для расчета эмиссионных электронно-оптических изображающих систем. - Прикладная физика (1996), 3, Москва.4. Yu.V. Kulikov. On the experience of creating software and methodological support for calculating emission electron-optical imaging systems. - Applied Physics (1996), 3, Moscow.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114062/09A RU2228561C2 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Time-analyzing image intensifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114062/09A RU2228561C2 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Time-analyzing image intensifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002114062A RU2002114062A (en) | 2003-11-27 |
| RU2228561C2 true RU2228561C2 (en) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002114062/09A RU2228561C2 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Time-analyzing image intensifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2228561C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777837C1 (en) * | 2021-12-22 | 2022-08-11 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Cathode assembly of the electric-to-optical converter |
-
2002
- 2002-05-30 RU RU2002114062/09A patent/RU2228561C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Proceeding of 16-th International congress on High Speed, photography and photonics, vol. 491, Strasburg, 1984. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777837C1 (en) * | 2021-12-22 | 2022-08-11 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Cathode assembly of the electric-to-optical converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3403036B2 (en) | Electron beam inspection method and apparatus | |
| US2158853A (en) | Image reproduction | |
| US2058914A (en) | Apparatus for producing images of objects | |
| CN109273338B (en) | Electron beam imaging apparatus | |
| CA1054209A (en) | Streak camera tube | |
| JP2024099014A (en) | Multiple beam inspection device and multiple beam inspection method | |
| US4012657A (en) | Slit-scanning image converter tube | |
| US20150060670A1 (en) | System and Method for Controlling Charge-up in an Electron Beam Apparatus | |
| US7196723B2 (en) | Streak apparatus with focus | |
| US5095243A (en) | Image tube device | |
| US2837689A (en) | Post acceleration grid devices | |
| RU2228561C2 (en) | Time-analyzing image intensifier | |
| US3391295A (en) | Electron system for convergence of electrons from photocathode having curvature in asingle plane | |
| JP2019175861A (en) | Image intensifier tube design for aberration correction and ion damage reduction | |
| US5266809A (en) | Imaging electron-optical apparatus | |
| US4752714A (en) | Decelerating and scan expansion lens system for electron discharge tube incorporating a microchannel plate | |
| JP6401600B2 (en) | Streak tube and streak device including the same | |
| JPS63274046A (en) | Streaking tube | |
| US2392243A (en) | Electron microscope | |
| US2520240A (en) | Cathode-ray tube | |
| US3551671A (en) | Ion-electron image converter for use with ion microanalyzers | |
| US3720838A (en) | Multi-aperture image dissector tube | |
| US4752715A (en) | Television camera tube | |
| JPH04315749A (en) | Cathode-ray tube and electron projection lens structure | |
| Girard et al. | P 700: A new high speed streak tube with lamellar electron optics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100915 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110531 |