Методы усиления яркости изображения

Яркость изображения на экране ЭОПа можно увеличить, изменяя конструкцию электродов или совершенствуя технологию их изготовления и соответственно параметры:

1. Увеличение чувствительности фотокатода.

2. Увеличение световой отдачи экрана.

3. Увеличение энергии электронов.

4. Сжатие электронно-оптического изображения.

Световой поток с экрана ЭОП всегда расходится в телесном угле 2p независимо от размеров изображения. Поэтому его яркость на экране при одинаковой освещенности фотокатода возрастает как квадрат уменьшения электронно-оптического изображения.

На рис. 5.13 показан один из вариантов конструкции плоского ЭОПа.

Фотокатод 2 наносится на входное стеклянное окно 1. Экран 5 покрыт тонкой плотной алюминиевой пленкой, поверхность которой, обращенная к фотокатоду, обладает низким коэффициентом отражения. Экран 5 наносится на выходное стеклянное окно 4. Кольцеобразная оболочка 3 изготовлена из полупроводящего темного стекла, сопротивление которого не превышает 10¹⁵Ом. Выходное окно с экраном и оболочка спаиваются легкоплавким стеклоприпоем. Электрический вывод осуществляется нанесенными на выходное окно и на нижнюю плоскоть оболочки тонкопленочными металлическими покрытиями 7. Вакуумплотное соединение входного окна с оболочкой осуществляется холодным прессованием в вакууме через индиевое кольцо 6.

Соединяя последовательно отдельные ячейки ЭОПа, можно получить усиление яркости, близкое к произведению коэффициентов усиления каждого ЭОПа. Такой ЭОП выполняется в виде многокамерного прибора в единой вакуумной оболочке.

При соединении нескольких ЭОПов прозрачная перегородка между экраном предыдущего ЭОПа и фотокатодом последующего должна быть как можно тоньше, чтобы не было существенной потери разрешающей способности.

Однако из-за рассеивания светового потока на переходах выигрыш в усилении и разрешающая способность теряются ~ 50%.

Волоконно-оптические окна на входе и выходе ЭОПа позволяют соединять их каскадами, при этом передача изображения с экрана предыдущего ЭОПа осуществляется с помощью непосредственного оптического контакта между поверхностями волоконно-оптических окон. Такие окна представляют собой пластины, состоящие из многих миллионов параллельных стеклянных волокон, каждое из которых окружено оболочкой из стекла с меньшим коэффициентом преломления. Все волокна плотно спрессованы и спечены так, что пластина является вакуумноплотной и служит не только окном для ввода оптической информации, но и окном оболочки вакуумного прибора – ЭОПа.

Каждое волокно в пластине образует самостоятельный световой канал, а волоконно-оптическая пластина переносит оптическое изображение с одной плоскости в другую. Волоконно-оптическую пластину можно считать пластиной нулевой оптической толщины.

Применение волоконно-оптических окон позволяет получить не только высокий коэффициент сбора света, но и высокий контраст изображения.

Усиление яркости изображения может обеспечиваться микроканальной пластиной.

Принцип работы микроканальной пластины (МКП) описан в разделе 5.5. Электронное умножение в МКП происходит при каждом из многочисленных соударений электронов со стенкой канала. Так как число соударений зависит от отношения длины канала к его диаметру и от общего напряжения на каналах, то можно без изменения характеристик МКП значительно уменьшить диаметр каналов. Значит, если соединить параллельно миллионы каналов в единый массив – МКП, то каналы должны работать независимо и вся МКП усиливает двухмерную картину по яркости, разбив ее по числу каналов и сохранив при этом пространственное распределение информации (изображение).

Для усиления яркости изображения МКП располагается перед экраном так, чтобы перенос электронного изображения с МКП на экран происходил в равномерном электрическом поле.

Для получения предельного усиления, когда наблюдатель видит вспышку, являющуюся результатом вылета с фотокатода одного электрона, в современных ЭОПах достаточно получить усиление по току в МКП всего лишь в несколько тысяч раз.

Большинство ЭОПов применяются в приборах ночного видения для обнаружения или распознавания слабоосвещенных и малоконтрастных объектов, вождения ночью, проведения ремонта в ночных условиях и т.д.