Датчики молниеносного действия

Датчик с бегущим лучом. Рассмотрим функциональную схему и фотоэлектронный усилитель такого датчика.
В качестве источника озарения передаваемого объекта используется проекционный кинескоп с большой яркостью свечения, но обладающий недостаточным временем послесвечения экрана.
Изображение светящегося развертывающего пачка с экрана кинескопа проецируется с помощью объектива на передаваемый объект в сорте светового "зайчика". В разбирательстве развертки световое пятно движется по экрану кинескопа, создавая телевизионный растр, а световой "зайчик" по закону тв развертки обегает всю плоскость передаваемого объекта.
Численность светового потока, отраженного передаваемым объектом, попадает на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Как скоро "зайчик" освещает светлые элементов передаваемого объекта, уровень сигнала на выходе фотоэлектронного умножителя возрастает, когда освещает непроницаемые детали - падает.
Датчик с бегущим лучом прост, обеспечивает высокое свойство передаваемых изображений и применяет быть использован для трансляции цветных изображений, для чего необходимы 3 фотоэлектронных умножителя с тремя светофильтрами (пунцовым, зеленым, синим).
Недочетом является невозможность его службы при наличии постороннего озарения. Такие датчики применяются ради передачи различных графических доказательств, а также для трансляции кинофильмов и диапозитивов на просвет. Для разделения светового потока в этом примере используется система цветоотделительных зеркал.
Фотоэлектронный умножитель показывает собой комбинацию в 1-ом баллоне вакуумного фотоэлемента и вторично-электронного умножителя. Изобрел фотоэлектронный умножитель советский ученый Л. А. Кубецкий в 1930 г. и независимо от него Фарнсворт (США).
Кванты света, попадая на поверхность фотокатода, выбивают фотоэлектроны, которые устремляются к первостепенному аноду (в фотоэлектронных умножителях аноды называют динодами - от слова динатронный действие).
Сущность динатронного эффекта основана на явлении вторично-электронной эмиссии быстро летящие электроны, встречая на своем линии твердое вещество (металл, диэлектрик, полупроводник), внедряются в полню этого вещества и возвращают его атомам свою энергию. При этом энергия электронов вещества возрастает. Возбужденные электроны, способные покинуть вещество (содеять работу выхода), становятся повторными электронами.
Благодаря динатронному эффекту каждый из фотоэлектронов выбивает из первого динода несколько вторичных электронов, какие в свою очередь вонзаются к следующему диноду, располагающему более высокий положительный потенциал, и также выбивает повторные электроны.
Отношение количества вторичных электронов к количеству первичных называется коэффициентом повторной эмиссии, который зависит, во-первостепенных, от скорости первичных электронов и, во-вторых, от качества вещества, из которого вырываются вторичные электроны при бомбежке его первичными.
Событие вторично-электронной эмиссии играет здоровую роль в работе сообщающих телевизионных трубок, и потому остановимся на нем исчерпывающее. Как известно, скорость электрона в электрическом поле обусловливается ускоряющим напряжением, создающим настоящее поле.
При недостаточных скоростях электроны обладают недостаточной "диетической энергией" и количество вторичных электронов значительно микроскопичнее, чем первичных - множитель вторично-электронной эмиссии меньше единицы. При повышении ускоряющего натужения коэффициент вторично-электронной эмиссии подрастает, но достигнув некоторого максимума, значение которого зависит от свойств вещества, начинает слетать. Это объясняется тем, то что при очень больших скоростях первичные электронов глубоко внедряются в толщу вещества и возбужденные им вторичные электроны вещества оказываются неспособными свершить работу выхода.
Достоинством вторично-электронного умножителя по сопоставлению с транзисторными и ламповыми усилителями являются: низкий ватерпас собственных шумов; широкая зона пропускания; простота конструкции, недостаточные габариты и масса.
Диссектор (от английского обещания "рассекать") предложен Фарнсвортом (США). В основу конструкции инспектора полиции положены следующие три основа: перенос электронного изображения, применение для развертки из течения анализирующей аппаратуры, как в диске Нипкова, а перемещения электронного изображения относительно недвижимой апертуры (предложено Хеллом и Дикманом - США 1926 г.); вторично-электронное усиление сигнала изображения, Принцип переноса электронного изображения был впервые использован в электронно-оптических преобразователях конструкций ночного видения. Простейший электронно-оптический преобразователь (ЭОП) представляет собою стеклянный баллон с плоскими параллельными торцовыми стенками. На внутреннюю поверхность его прихожей торцовой стенки нанесен просвечивающий фотокатод, чувствительный к инфракрасным лучам, а на духовную поверхность задней стенки - люминофор. Между катодом н люминесцирующим экраном прикладывается интенсивные в несколько киловольт, убыстряющее фотоэлектроны.
Наблюдаемые в темноте предметы освещаются инфракрасными лучами, источником которых применяет быть любой температурный источник световых лучей (прожектор, автомобильная фара и т. п.), закрытый инфракрасным светофильтром. Отраженные от созерцаемого объекта лучи создают на фотокатоде электронно-оптического преобразователя незримое инфракрасное изображение. Кванты инфракрасного света выбивают из фотокатода фотоэлектроны, которые под поведением ускоряющего поля переносятся на экран и создает на нем уже видимое буркалом изображение наблюдаемого в невежественности объекта.
В разбирательстве переноса электронного изображения приключается расфокусировка из-за взаимного отталкивания электронов, летящих от фотокатода к экрану. Поэтому в современных электронно-оптических преобразователях употребляют либо электростатическую либо магнитную фокусировку.
Диссектор изображает собой стеклянный баллон, включающий две секции: секцию сноса электронного изображения и секцию вторично-электронного умножения сигнала передания. На входе вторично-электронного умножителя помещена диафрагма - непрозрачная пластина с маленьким дырой, размеры которого определяют 1 элемент разложения.
Внешне на баллон надеваются длительная фокусирующая катушка (катушка сноса) и отклоняющая система ОС, состоящая из двух пар отклоняющих катушек - кадровых и строчных.
Рассмотрим роль длиной фокусирующей катушки. Фотоэлектроны, вылетая из фотокатода, имеют разную начальную стремительность и летят под разношерстными углами. Под действием убыстряющего поля U, (считаем, как фокусирующая катушка пока не имеется) траектории электронов, летящих под углом к оси трубки, становятся и искривляются параллельными данной оси.
Фокусирующая катушка создает между фотокатодом и диафрагмою равномерное магнитное поле, силовые линии какого направлены параллельно силовым участям ускоряющего электрического поля. На фотоэлектроны, вылетающие из фотокатода параллельно оси трубки, срабатывает только ускоряющее электрическое фон. Продольное магнитное поле фокусирующей катушки воздействует только на те электроны, которые вырываются с поверхности фотокатода под углом к оси трубки или начинает отклоняться от параллельной траектория из-за двустороннего расталкивания. Под действием магнитного поля траектория электронов ровно бы закручивается по спирали, диаметр которой определяется интенсивностью магнитного поля, а операция - напряженностью электрического убыстряющего поля. Период оборота находится в зависимости только от напряженности магнитного поля. Он не находится в зависимости ни от скорости электронов, ни от угла выпада.
Ускоряющее напряжение, и напряженность магнитного поля подбирается такими, чтобы фотоэлектроны, вырывающиеся из любой точки фотокатода под различными углами к оси трубки, делали 1 оборот и собирались на поверхности диафрагмы тоже в одной точке.
Лезь отсутствии отклоняющего поля чрез отверстие в диафрагме станут пролетать только фотоэлектроны, эммитируемые центром фотокатода. При существовании отклоняющего поля будет смещаться все электронное изображение, проецируемое на поверхность диафрагмы по горизонтали с частотой строк и по вертикали с частотой кадров. В последствие через отверстие в пленке будут поочередно пролетать фотоэлектроны, эмиттируемые различными участками фотокатода, т. е. будет осуществляться развертка передаваемого изображения.
Фотоэлектроны, пролетавшие через дыра в диафрагме, попадают в секцию фотоэлектронного умножителя, и с нагрузки коллектора отдирается усиленный сигнал изображения.
Достоинства диссектора:
простосердечие, надежность, практически неограниченный срок службы (трубка ие располагает накаливаемого катода);
безынерционность;
хорошая передача градаций яркости передаваемого изображения;
высокая разрешающая способность;
неискаженная передача средней яркости изображения (нет потери "стабильной составляющей" сигнала) .
Тем не менее, как и все организации мгновенного действия, диссектор имеет низкой чувствительностью, поэтому в первые годы развития телевидения он использовался только ради передачи кинофильмов.
В настоящее время диссектор с большим успехом используется в различных системах прикладного телевидения там, где можно гарантировать достаточную освещенность передаваемого объекта.