Лекция –7 ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Основные показатели передающих трубок

Типы и законы фотоэффекта

Принцип мгновенного действия

Принцип накопления заряда.

Видикон.

Плюмбикон.

Твердотельные фотоэлектрические преобразователи на ПЗС.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕДАЮЩИХ ТРУБОК

Преобразователи оптического изображения в электрический сигнал – датчики ТВ сигнала – преобразуют световую энергию, отраженную от объекта и спроецированную на его фоточувствительную поверхность, в последовательность электрических сигналов с определенными параметрами, обеспечивающими обратное преобразование. Датчик должен обладать способностью не только оценивать яркость отдельных элементов изображения, но и осуществлять процесс развертки. В современной ТВ технике преобразование осуществляется с помощью передающих электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и твердотельных датчиков.

Качество изображения зависит во многом от таких параметров эти преобразователей, как чувствительности, разрешающей способности, световой и спектральной характеристик, инерционности. Рассмотрим эти параметры.

Чувствительность – параметр показывающий минимальную освещенность светочувствительного элемента (фотослоя) в люксах, при которой обеспечивается заданное соотношение сигнал/шум.Чем выше чувствительность датчика, чем меньшая требуется освещенность.

Световая характеристика – зависимость тока сигнала на выходе преобразователя от освещенности его фоточувствительной поверхности – позволяет судить об интервале освещенностей, в котором способен работать датчик.

Спектральная характеристика – зависимость величины ТВ сигнала от длины волны падающего на датчик излучения равной интенсивности.

Инерционность – параметр, характеризующий запаздывание изменения ТВ сигнала на выходе преобразователя относительно изменения освещенности его фоточувствительной поверхности.

ТИПЫ И ЗАКОНЫ ФОТОЭФФЕКТА

Работа фоточувствительных поверхностей основывается на использовании внешнего и внутреннего фотоэффекта. При внешнем фотоэффекте освобожденные электроны покидают облученное вещество, вылетая в пространство, – фотоэлектронная эмиссия, при внутреннем – остаются внутри твердого тела, изменяя его проводимость, – фотопроводимость.

Для фотоэлектронной эмиссии установлены следующие законы внешнего фотоэффекта:

1. Закон Столетова (основной закон фотоэффекта) – фототок фотоэлемента iф пропорционален интенсивности светового потока вызывающего этот ток.

iф=SФ,

где Ф – световой поток, лм; S – чувствительность фотокатода, мкА/лм.

2. Без инерционность фотоэлектронной эмиссии – фототок следует за изменениями светового потока практически без запаздывания до частоты 100 МГц.

3. Закон Эйнштейна – максимальная энергия фотоэлектрона пропорциональна частоте падающего излучения и не зависит от его интенсивности. Она определяется энергией кванта света.

По принципу действия датчики на ЭЛТ подразделяются на трубки мгновенного действия и с накоплением зарядов.

ПРИНЦИП МГНОВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Принцип мгновенного действия основан на том, что фотоэлектронная эмиссия с каждого элемента изображения используется в интервале времени, равному времени коммутации одного элемента и, следовательно мгновенные значения тока сигнала изображения пропорциональны световому потоку падающему на 1 элемент изображения в течение времени коммутации этого элемента. При этом напряжение сигнала на нагрузке Rн при замыкании ключа К на время коммутации этого элемента определяется протекающим током фотоэмиссии, как показано на рис.7.1.

Рис. 7.1. Образование сигнала в системе мгновенного действия

На внешнем фотоэффекте основана работа таких передающих трубок как – ДИССЕКТОР (рассекатель) и СУПЕРОРТИКОН.

Конструктивно современныйдиссектор,изображенный на рис. 7.2,

Рис. 7.2. Схема устройства трубки типа ДИССЕКТОР

состоит из стеклянной колбы внутри которой имеется полупрозрачный фотокатод (ФК), ускоряющий электрод (УСЭ), диафрагма с отверстием, диноды вторично-электронного умножителя (ВЭУ), коллектор,а снаружи трубки располагаются отклоняющие катушки (ОК) строчной и кадровой развертки и фокусирующая катушка, создающая вдоль трубки однородное магнитное поле. В отличие от других передающих трубок в диссекторе отсутствует электронно-лучевая пушкаи поэтому развертка в нем осуществляется отклонением электронного изображения перед отверстием диафрагмы, которое является развертывающей апертурой. В диссектореразличают 3 секции: