Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 9

При чересстрочной развертке повышаются требования к ее стабильности и возникает большая опасность пропуска цели, особенно движущейся. Из числа других, менее распространенных траекторий сканирования, следует упомянуть так называемую гусенииу — траекторию, образованную за счет сочетания вращательного движения с колебательным или линейным перемещением ~рис. 25, а). Большой интерес представляет также следящая развертка, при которой мгновенное поле зрения непрерывно или дискретно перемещается вдоль контура объекта наблюдения (рис. 25, б).

Глава 3 СПОСОБЫ СКАНИРОВАНИЯ ПРИ РЕГУЛЯРНОМ ПОИСКЕ (ТИПЫ СКАНИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ) При регулярном поиске сканирующее поле движется по заранее заданному закону. Выше были рассмотрены наиболее часто встречающиеся законы движения безотносительно к способу, который обеспечивает перемещение поля в пространстве. Между тем, изменить направление ориентации мгновенного поля зрения оптикоэ~~ктронного прибора в пространстве можно различными путями " в зависимости от используемого способа сканирования определ"ется тот или иной тип сканирующего прибора. Обычно различают приборы со сканированием электронным лучом.

со сканированием световым лучом, с оптико-механическим сканированием. 43 э 1. СКАНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 1.1. Основные принципы. Системы мгновенного действия н системы с накоплением Сканирование электронным лучом осуществляется в телевизионных передающих трубках (иконоскоп, супериконоскоп, ортикон, суперортикон, диссектор, видикон и др.). Большинство современных передающих трубок являются фотоэлектрическими приемниками излучения с внешним фотоэффектом, обладающими достаточной чувствительностью в видимой и ближней инфракрасной области спектра до длины волны 1,2 мкм. Однако в ряде случаев (видикон, статикон, эндикон, плюмбикон и др.) в качестве фотокатода в передающих трубках используется фоторезистор, т.

е. явление внутреннего фотоэффекта. Максимальное значение длины волны, до которой удается обеспечить заметную чувствительность трубок с фоторезисторами при комнатной температуре, лежит в области 2 — 2,5 мкм, что позволяет наблюдать объекты, собственная температура которых не ниже 150'С. Основная трудность создания трубки, способной обнаруживать слабонагретые объекты, состоит в том, что для удержания заряда на фотослое его удельное сопротивление должно быть велико (порядка 10" — 10" Ом см), а полупроводник с большим удельным сопротивлением (большой энергией связи носителей) не имеет фоточувствительности в длинноволновой области спектра, где энергия кванта весьма мала.

Наибольшее распространение в автоматических оптико-электтронных приборах получили диссвктор и видикон. Диссектор и видикон — принципиально разные чувствительные элементы: первый относится к системам мгновенного действия, а второй — к системам с накоп мнив.и. В системах мгновенного действия энергия излучения каждой точки поля преобразуется в сигнал только в течение времени прохождения через нее сканирующего луча. Это время существенно меньше времени обзора всего поля, следовательно, в процессе преобразования не используется возможность накопления энергии. В системах с накоплением осуществляется суммирование энергии, излучаемой данной точкой поля обзора в течение всего времени обзора, что позволяет повысить их чувствительность по сравнению с системами мгновенного действия.

Во всех современных передающих телевизионных трубках, кроме диссектора и трубки с бегущим лучом, реализуется принцип накопления, суть которого можно рассмотреть, пользуясь рис. 26, на примере простейшей трубки типа иконоскоп. Фотокатод телевизионной трубки (мишень) представим в виде большого количества отдельных, изолированных друг от друга фотоэлементов Ф, соединенных последовательно с источником э. д. с. Ев и КС-цепью, где К вЂ” сопротивление нагрузки; С— аспред еленная емкость фотокатода. Под действием излучения Р й ~з точек поля обзора ер происходит заряд конденсатора С одно ф~тоток а током с в течение времени Т вЂ” периода работы ключа К, замыка канне которого обеспечивает разряд конденсатора в течение времени ,„,|и т. Ключ К является эквивалентом сканирующего мишень пучка электронов — электронного луча.

Так как время обзора Т прим Римерно соответствует суммарному времени нахождения сканиРую югцего луча на всех У элементах разложения Т=Фт, где Ф =- рг', то, имея в виду, что ток 1, создает на обкладках „онденсатора заряд д — -- ~',Т, а ток 1 за время т определяется Ф ~ 1 ~= -4— Рис. 2б. Схемы передающей телеиизионпоя трубки с накоплением: а — прин- пипиальиаи; б — акииаалеитиаи этим зарядом 1р — — д/т, можно найти величину отношения силы разрядного тока к силе тока заряда 1 Л1 = Т1.с = И =- ря' >> 1. Равный этому отношению выигрыш в величине сигнала обычно полностью реализовать не удается, а выигрыш в отношении сигнала к шуму даже теоретически равен только 1/ Ф, так как при увеличении силы тока сигнала в Ф раз среднеквадратическое значение дробового шума возрастает в 1/ Ж раз.

Системы с накоплением относительно сложны в эксплуатации, требуют стабилизации источников питания и боятся сильных засветок. В связи с этим, несмотря на меньшую чувствительность, в приборах широко используются также и системы мгновенного действия. 1.2. Диосектор Принцип работы передающей трубки мгновенного действия— диссектора — заключается в следующем (рис.

27). Полупрозрачный фотокатод 1, на который проецируется изображение светящегося объекта, испускает внутрь трубки фотоэлектроны в количестве, пропорциональном его освещенности Образовавшееся электронное изображение переносится с фотока. тода к электронному умножителю 2 с помощью магнитного и элек. трического поля.

Магнитное поле создается пропусканием постояв. ного тока по длинной фокусирующей катушке 8, а электрическое ускоряющее поле — приданием возрастающих положительных потенциалов кольцам 4, расположенным между фотокатодом и электронным умножителем. В данный момент времени в отверстие электронного умножителя проходят электроны только от одиого элемента изображения. Эти электроны вводятся в первый каскад ф г Рис. 27.

Передающая телевизионная трубка мгновенного дей- ствия — диссектор электронного умножителя и после многократного усиления попадают на его анод. В анодной цепи включено сопротивление нагрузки, на котором создается напряжение сигнала, пропорциональное числу электронов, попадающих на анод. Для последовательного получения сигналов от всех элементов изображения производится развертка с помощью магнитной системы о, содержащей две пары отклоняющих катушек.

В процессе развертки в неподвижное отверстие электронного умножителя последовательно попадают электронные потоки от всех элементов передаваемого изображения. Диссектор выпускается с различными типами фотокатодов, обеспечивающих чувствительность от ближней инфракрасной области спектра до далекой ультрафиолетовой. Наиболее распространенный диссектор ЛИ-601 с висмутосеребряноцезиевым фото- катодом имеет следующие основные характеристики: максимум чувствительности в области 0,5 мкм, правая граница чувствительности 0,75 мкм, интегральная чувствительность около 60 мкА/лм, отверстие диафрагмы 0,3 мм, коэффициент умножения 10'. '(.

3. Видикои П едающая телевизионная трубка с накоплением — видиПер устроена следующим образом (рис. 28). На внутреннюю торцевую поверхность цилиндрического стек- „„„ого баллона нанесена полупрозрачная металлическая пленка— сягна „альная пластина 1. На нее нанесен тонкий слой полупроводника 2 Электронный прожектор состоит из катода 3, управляющего „ектрода 4 и анода Е'; Фокусировка луча осуществляется электром 6, фокусирующей 8 и корректирующей 9 катушками. Для У Е Рнс.

28. Передающая телевизионная трубка с накоплением— види кон отклонения луча служат катушки 10. Нормальное падение электронов па фотослой по всей его поверхности обеспечивается сеткой 7, которая создает однородное тормозящее поле перед слоем и одновременно препятствует образованию ионного пятна. Изображение передаваемого объекта проецируется объективом через прозрачную сигнальную пластину на полупроводниковый слой, который с обратной стороны коммутируется пучком электронов.