Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Системы бегущего светового луча применяются в ТВ устройствах прикладного назначения, объекты передачи которых могут быть изолированы от внешнего источника света. В современной телевизионной технике оптические изображения преобразуются в ТВ сигналы с помощью электронно-лучевых передающих трубок и твердотельных фотоэлектронных преобразователей (ФЭП). Качество ТВ изображения во многом определяется характеристиками фотоэлектрических преобразователей оптических изображений: чувствительностью, разрешающей способностью, световой и спектральной характеристиками, инерционностью. Чувствительность передающей трубки — величина, обратная освещенности фоточувствительной поверхности преобразователя„иеобхо- ходимой для получения ТВ сигнала с заданным соотношением сигнал/шум. В инженерной практике чувствительность фотоэлектрических преобразователей оценивают по освещенности фоточувствительнои поверхности (в люксах).
Разрешающая способность фотоэлектрического преобразователя характеризует свойства генерировать ТВ сигнал от мелких деталей изображения. О разрешающей способности можно судить по апертур-' ной характеристике фотоэлектрического преобразователя, которая определяет связь между глубиной модуляции генерируемого сигнала и размерами передаваемой детали изображения. Световая характеристика — зависимостьтока сигнала на выходе преобразователя от освещенности его фоточувствительной поверхности ~',=КЕ). Она позволяет судить об интервале освещенности, в котором способен работать данный фотопреобразователь. Спектральная характеристика преобразователя г, = /(Х) — зависимость ТВ сигнала от длины волны воздействующего на фоточувствительную поверхность равнаинтенсивного излучения. Требования к спектральной характеристике преобразователя определяются конкретным его назначением.
При использовании преобразователя в прикладных ТВ системах область его спектральной чувствительности может выходить за пределы видимого глазом спектрального интервала длин волн. Если преобразователь используется в камерах веща-' тельного телевидения, его спектральная чувствительность должна соответствовать спектральным свойствам зрительнога аппарата человека.
Инерционность — параметр, характеризующий запаздывание изменения ТВ сигнала на выходе ФЭП относительно изменения освещенности его фоточувствительной поверхности. Проявляется она на изображении в виде тянущегося следа н размывания границ движущихся объектов передачи. Оценивается инерционность значением остаточного сигнала относительно его максимального значения в процентах спустя кадр после прекращения экспозиции. Рассмотренные характеристики позволяют выбрать ФЭП при проектировании конкретных ТВ систем. Они определяются принципом построения ФЭП, их конструктивными особенностями, а также типами фоточувствительных поверхностей, являющихся входным элементом ФЭП. Работа фоточувствительных поверхностей основывается на использовании внешнего и внутреннего фотоэффектов, в основе которых лежит способность световых лучей освобождать в каком-либо веществе электроны.
При внешнем фотоэффекте освобожденные электроны покидают облученное светом вещество, вылетая в свободное пространство (фотоэлектронная эмиссия). При внутреннем фото- эффекте освобожденные светом электроны оста ются внутри твердого тела, изменяя его проводимость (фотопроводимость). В.2. ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ (6Л ) где Ф вЂ” световой поток, лм; 5 — коэффициент пропорциональности, называемый чувствительностью фотокатода, мкА/лм. 2. Безынериионность фотоэлектронной эмиссии Фатоток следует за изменением светового потока практически без запаздывания с частотой 100 МГц. 3. Закон Эйнштейна.
Максимальная кинетическая энергия фото- электрона прямо пропорциональна частоте падающего на фотокатад светового потока и не зависит от его интенсивности. Она определяется энергией кванта света Ьч = ьчро + то',/2, (6.2) где Ь вЂ” постоянная Планка; т — частота; и — масса электрона; о — максимальная скорость, с которой электрон покидает поверхность металла; ачрэ — рабата выхода; в — заряд электрона; ~рэ — потенциал выхода; твоэ /2 — кинетическая энергия, с которой электрон покидает поверхность металла. Из (6.2) следует, что для вылета электрона из вещества энергия кванта должна быть больше работы выхода, т.е.
Ьт > ще. (6.3) Невыполнение этого условия ведет к прекращению фотоэлектронной эмиссии. Следовательно, существует частота электромагнитного колебания т, при которой фотоэлектронная эмиссия невозможна. Условие (6.3) позволяет определить длннноволновую красную границу фотоэмиссин (6.4) Х = с/т =. Ьс/вю~, где с — скорость света. При Х~М, фатоэмнссня отсутствует.
!07 Испускание электронов веществом под действием электромагнит- наго излучения называется фотоэлектронной эмиссией или внешним фотоэффектам. Открытие фотоэлектронной эмиссии позволило разработать приборы, преобразующие световую энергию в электрические сигналы, такие как фотоэлементы, фотодиоды, фотоумножители, передающие телевизионные трубки. Фоточувствительные поверхности этих приборов называются фотокатодом. Между светочувствительным элементом (фотокатодом) и коллектором (анодом) создается электрическое поле„напряженность которого выбирается достаточной для отбора всех вылетевших с фотокатода электронов, что обеспечивает фототок насыщения. Для фототока насыщения установлены следующие законы внешнего фотоэффекта: ! .
Закон Столетова (первый (основной) закон фотоэффекта ). Фототок в цепи фотоэлемента ) пропорционален интенсивности вызывающего его светового потока, т.е. ( =ЗФ, Ф аяхююяльслаяиелми ламп бйаяск Рис. 62. Типы фо- Ф токатодоа: н — не»он»речной; б— к — х. »рсервчнмй бали Таблица 61 Рис.6.1. Спактральиые ларактаристики рааличиык фотокатодов: С вЂ” стром»во-нее»сема: Р— еаснхнссеребраноне. свсамй; р — ннов»»ниной; С вЂ” аммане сартр». но»симой р ° ю ам рю 'ли л,см 1ОЭ 166 Разные значения Х для разных металлов фотокатодов(нз-за разности потенциалов выхода электронов ф ) обусловливают разницу в спектральных характеристиках. Фотокатоды, изготовленные из чистых металлов, имеют монотонно возрастающие спектральные характеристики, ио обладают малой чувствительностью. Чувствительность фотокатодов может быть выражена либо в микроамперах иа люмен светового потока, падающего на фотокатод, либо определяется числом фотоэлектронов на один квант возбуждающего излучения— квантовый выход фотокатодов, изготовленных из чистых металлов, мал.
Для увеличения чувствительности в современных передающих трубках используются сложные многослойные и многокомпонентные фотокатоды. Красная граница таких фотокатодов смещена в длинно- волновую область, квантовый выход увеличен, а спектральная характеристика вместо монотонного возрастания имеет один или несколько максимумов, значения и положения которыхнаосизависятотсостава сложного фотокатода. На рнс.б. ! представлены спектральные характеристики сложных фотокатодов. Эффективность различных типов фотокатодов принято сравнивать по интегральной чувствительности 5, мкА/ли, значение которой обычно приводится в паспортах фотоэлектрических преобразователей.
Оиа определяется как отношение фототока насыщения р, мкА, к падавшему световому потоку Ф, лм: с ф(Х)Р(дт)яд о Ч Ф ср (6.5) 683~(У(Х)Р(ХТ)с(й где У(Х) — стандартная относительная видность глаза. Для получения сопрставимых результатов в качестве источника излучения Р(Щ при измерении интегральной чувствительности выбирается (00-ваттная газонаполненная лампа накаливания, имеющая цветовую температуру 2854 К. В фотоэлектрических преобразователях и ТВ передающих трубках использовались следующие типы фотокатодов, различающиеся по конструкции.
!. Массивный непрозрачный фотокатод(рис.6.2,а), в котором пленка полупроводникового материала нанесена на внутреннюю поверхность стеклянной колбы. Толщина пленки обычно несколько микрометров. Фотоэмиссия в непрозрачном фотокатоде происходит со стороны падения света, т.е. фотокатод работает на отражение. Массивные фотокатоды использовались в фотоэлементах н фотоэлектронных умножнтелях. 2.
Непрозрачный мозаичный фотокатод (рис.6.2,б), состоящий из металлической сигнальной пластины и слоя диэлектрика в виде тонкой пластинки слюды, на которую нанесены мельчайшие изолированные друг от друга фоточувствительные зерна серебра. Каждое такое зерно является элементарным фотоэлементом, связанным через емкость слоя слюды с сигнальной пластиной.
Размеры зерен обычно значительно меньше одного элемента иэображения. 3. Полупрозрачный фотокатод(рнс.62,в) отличается от массивного фотокатода тем, что пленка полупроводникового материала имеет значительно меньшую толщину, примерно 25...40 нм. Полупрозрачные фотокатоды работают на просвет, т.е. фотоэлектроны эмиттируются катодом в сторону, противоположную той, на которую воздействует поток излучения. Полупрозрачные фотокатоды получили наиболее широкое распространение в фотоэлектронных умножител их и современных ТВ передающих трубках.
Типы н некоторые параметры используемых в телевидении фотокатодов приведены в табл.6 !. аз. пеРенОс электРОнных изОБРАжениЯ и ФОкусиРОВкА РАЭВеРтыВАюшеГО лучА Под электронным изображением понимается поток электронов с поверхности фотокатода„распределенне плотностн которого соответствует распределению освещенности в оптическом нзображеннн, спроецированном на фотокатод. В некоторых ТВ передающих прнборах электронный поток с поверхности фотокатода должен быть перенесен на поверхность плоскости, параллельной фотокатоду н удаленной от него на некоторое расстоянне.
Необходимо, чтобы каждый элементарный пучок фотоэлектронов, вышедшнй нз одной точки фотокатода, собрался в соответствующей точме плоскости переноса. В результате этого электронное изображение в плоскости переноса станет подобным первнчному. Для переноса электронных изображений н фокуснровкн электронных лучей применяют длннные фокуснрующне катушки, создающие однородное магнитное поле, параллельное осн переноса н охватывающее всю областьдвнження электронов. Рассмотрим работу вакуумного прибора.
Прибор имеет полупрозрачный фотокатод в плоскостн 5 н мишень в плоскости переноса о, (рнс.б.3ка). Он помещен внутри длннной фокуснрующей катушки 7., создающей магнитное поле Н с продольно расположеннымн снловымн линиями, параллельнымн осн прибора оа.
Прн облучении фотокатода световым потоком Р возннкает эмиссия фотоэлектронов. Поток фотоэлектронов оназывается в продольном магннтном поле Н Условня для переноса электронного потома обеспечиваются созданнем ускоряющего электрического поля, сообщающего электронам скорость и, в направленнн осн оа. Рассмотрим движение потока электронов, эмнттнруемых нз точки О, поверхностн 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
