SU736212A1 - Multi-chamber image brightness intensifier - Google Patents

Description

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к усилителям яркости изображения, предназначенным для использования в аппаратуре ночного видения.The invention relates to electrovacuum technology, in particular to image brightness amplifiers intended for use in night vision equipment.

Известен усилитель яркости изображения модульного типа, состоящий из нескольких ⁵ камер, заключенных в одной стеклооболочке и разделенных тонкими стеклянными или слюдяными перегородками [1].Known amplifier brightness of the image of a modular type, consisting of several ⁵ cameras, enclosed in one glass shell and separated by thin glass or mica partitions [1].

Недостатком этого усилителя изображения является неизменность коэффициента усиления при изменении освещенности объектов.The disadvantage of this image amplifier is the constancy of the gain when changing the illumination of objects.

Известен также другой многокамерный усилитель яркости изображения, каждая из камер которого содержит фотокатод, устройство фокусировки электронов и экран с нанесенным люминофором [2].Another multi-chamber image brightness amplifier is also known, each of the cameras of which contains a photocathode, an electron focusing device and a screen with a phosphor applied [2].

Недостатком этого многокамерного усилителя яркости изображения является относительно небольшой рабочий диапазон входной освещенности.The disadvantage of this multi-camera image brightness amplifier is the relatively small working range of the input illumination.

Целью Изобретения является расширение рабочего диапазона входной освещенности.The purpose of the Invention is to expand the working range of the input illumination.

Это достигается гем, что люминесцентные экраны усилйтеля выполнены из люминофора, изменяющего спектр своего свечения в зависимости от пространственной плотности облучающего его электронного потока.This is achieved by the heme that the luminescent screens of the amplifier are made of a phosphor that changes the spectrum of its glow depending on the spatial density of the electron beam irradiating it.

Люминесцентные экраны могут быть выполнены из оксисульфида итрия, активированного тербием.Luminescent screens can be made of terbium activated sodium oxysulfide.

На фиг. 1 изображен схематически трехкамерный усилитель яркости изображения; на -фиг. 2 графически представлены спектральные характеристики относительной чувствительности фотокагода и излучения экранов усилйтеля яркос-ти изображения при нормальных и больших плотностях электронного потока.In FIG. 1 schematically shows a three-chamber image brightness amplifier; on-fig. Figure 2 graphically shows the spectral characteristics of the relative sensitivity of the photocagode and the radiation of the screens of the image intensifier at normal and high electron flux densities.

Усилитель яркости изображения состоит из трех камер в единой вакуумной оболочке 1, разделенных между собой прозрачными перегородками 2.The image brightness amplifier consists of three chambers in a single vacuum shell 1, separated by transparent partitions 2.

Каждая камера содержит фотокатод 3, анод 4 и люминесцентный экран 5 с нанесенным люминофором.Each camera contains a photocathode 3, anode 4 and a luminescent screen 5 with a phosphor deposited.

Изображение объекта 6 с помощью объектива 7 проэцируется на входной фотокатод 3.The image of the object 6 using the lens 7 is projected onto the input photocathode 3.

За счет фотоэлектронной эмиссии на фотокатоде создается электронное изображение, в котором плотность электронов соответствует распре делению интенсивности света в самом оптическом изображении.Due to photoelectron emission at the photocathode, an electronic image is created in which the electron density corresponds to the distribution of light intensity in the optical image itself.

Электронно-оптическая система, образованная фотокатодом 3 и анодом 4, создает поле, ускоряющее и фокусирующее электроны, в результате воздействия которого электронное изображение объекта с фотокатода переносится в плоскость экрана 5, причем степень возбуждения экрана 5 или соответственно яркость свечения отдельных элементов определяется распределением света в изображении на фотокатоде наблюдаемого объекта. При оптическом контакте люминесцентного экрана 5 первой камеры усилителя и фотокатода 3 второй камеры, нанесенных на противоположные стороны прозрачной перегородки 2, за счет совпадения спектра свечения люминофора первой камеры и спектральной чувствительности фотокатода (см. фиг. 2 кривые 8 и 9) происходит усиление яркости изображения. Таким же образом усиление происходит в третьей камере усилителя, в результате чего на выходном экране получается усиленное изображение наблюдаемого объекта.The electron-optical system formed by the photocathode 3 and anode 4 creates a field that accelerates and focuses the electrons, as a result of which the electronic image of the object from the photocathode is transferred to the plane of the screen 5, and the degree of excitation of the screen 5 or, accordingly, the brightness of the individual elements is determined by the light distribution in image on the photocathode of the observed object. With the optical contact of the luminescent screen 5 of the first amplifier chamber and the photocathode 3 of the second chamber, deposited on opposite sides of the transparent partition 2, due to the coincidence of the luminescence spectrum of the phosphor of the first chamber and the spectral sensitivity of the photocathode (see Fig. 2 curves 8 and 9), the image brightness is enhanced . In the same way, amplification occurs in the third chamber of the amplifier, as a result of which an amplified image of the observed object is obtained on the output screen.

При увеличении освещенности входного фотокатода усилителя выше величины 10 лк (верхняя граница рабочего диапазона существующих усилителей яркости изображения) также возрастает и плотность электронного потока, падающего на экран 5 первой камеры усилителя, выполненного, например, из люминофора, представляющего собой оксисульфид итрия, активированный тербием (Jt^OgSTb).With an increase in the illumination of the input photocathode of the amplifier above 10 lux (the upper limit of the working range of existing image intensifiers), the density of the electron flux incident on the screen 5 of the first chamber of the amplifier, made, for example, of a phosphor that is sodium oxysulfide activated by terbium ( Jt ^ OgSTb).

Этот люминофор характеризуется тем, что спектр его свечения изменяется в зависимости от пространственной плотности облучающего его электронного потока.This phosphor is characterized by the fact that its luminescence spectrum varies depending on the spatial density of the electron beam irradiating it.

Увеличение плотности электронного потока на экране 5 приводит к смещению спектра свечения этого экрана в более длинноволновую область, вследствие чего происходит рассогласование спектра излучения люминесцентного экрана 5 и чувствительности фотокатода второй камерь! (см. фиг. 2' кривые 9 и 10).An increase in the electron flux density on the screen 5 leads to a shift in the luminescence spectrum of this screen to a longer wavelength region, as a result of which the emission spectrum of the luminescent screen 5 and the photocathode sensitivity of the second camera are mismatched! (see Fig. 2 'curves 9 and 10).

Ток эмиссии фотокатода падает, и коэффициент усиления отдельной камеры и всего усилителя яркости изображения уменьшаетея. · При уменьшений входной освещенности до ₅ нормальной 10~²-10~⁴ лк вследствие соответствующего уменьшения плотности электронного потока спектр свечения экрана 5 смещается в исходное положение, и усиление возрастает до первоначального значения. Происходит 10 автоматическая регулировка усиления яркости изображения.The emission current of the photocathode decreases, and the gain of the individual camera and the entire image brightness amplifier is reduced. · When the input illumination is reduced to ₅ normal 10 ~ ² -10 ~ ⁴ lux due to a corresponding decrease in the electron flux density, the luminescence spectrum of the screen 5 shifts to its original position, and the gain increases to its original value. There is 10 automatic adjustment of the brightness of the image.

Использование люминофора, изменяющего спектр своего свечения от плотности падающе15 го на него электронного потока, выгодно отличает предлагаемый усилитель яркости изображения от известного тем, что позволяет вести наблюдение объектов в более широком диапазоне освещенностей, чем у обычных усилите20 лей без ухудшения параметров аппаратуры применения.The use of a phosphor, which changes the spectrum of its luminescence from the density of the electron flux incident on it, compares favorably with the proposed image brightness amplifier from the known one in that it makes it possible to observe objects in a wider range of illumination than conventional amplifiers without deterioration of application equipment parameters.

Claims (2)

Изобретение относитс  к электровакуумной .технике, в частности к усилител м  ркости изображени , предназначенным дл  использовани  в аппаратуре ночного видени . Известен усилитель  ркости изображени  модульного типа, состо щий из нескольких камер, .заключенных в одной стеклооболочке и разделенных тонкими стекл нными или слюд ными перегородками 1, Недостатком этого усилител  изображени   вл етс  неизменность коэффициента усилени  при изменении освещенности объектов. Известен также другой многокамерный усилитель  ркости изображени , кажда  из камер которого содержит фотокатод, устройство фокусировки электронов и экран с нанесенным люминофором 2. . Недостатком этого многокамерного усилител   ркости изображени   вл етс  относитель но небольшой рабочий диапазон входной освещенности . Целью изобретени   вл етс  расширение рабочего диапазона входной освещенности. Это достигаетс  тем, что люминесцентные экраны усилител  выполнены из люминофора, измен ющего спектр своего свечени  в зависимости от пространственной плотности облучающего его электронного потока. Люминесцентные экраны могут быть выполнены из оксисульфида итри , активированного тербием. На фиг. 1 изображен схематически трехкамерный усилитель  ркости изображени ; на ,фиг. 2 графически представлены спектральные характеристики относительной чувствитель нести фотокатода и излучени  экранов усилител   ркос-ти изображени  при нормальных и больщих плотност х электронного потока. Усилитель  ркости изображени  состоит из трех камер в единой вакуумной оболочке 1, разделенных между собой прозрачными перегородками 2. Кажда  камера содержит фотокатод 3, анод 4 и люминесцентный экран 5 с нанесенным люминофором. Изображение объекта 6 с помощью объектива 7 проэцируетс  на входной фотокатод 3. 373 За счет фотоэлектронной эмиссии на фотокатоде создаетс  электронное изображение, в котором шютность электронов соответствует распре делению интенсивности света в самом оптическом изображении. Электронно-опт1гческа  система, обра:юванна  фотокатодом 3 и анодом 4, создает поле, ускор ющее и фокусирующее злектроньи в результате воздействи  которого электронное изображение объекта с фотокатода пере.носитс  в плоскость экрана 5, причем степень возбужд ни  экрана 5 или соответственно  ркость свечени  отдельных элементов определ етс  распределением света в изображении на фотокатоде наблюдаемого объекта. При оптическом контакте люминесцентного экрана 5 первой камеры усштител  и фотокатода 3 второй каме ры, нанесенных на противоположные стороны прозра1шой перегородки 2, за счет совпадени  спектра свечени  люминофора первой камеры и спектральной чувствительности фотокатода (см. фиг. 2 кривые 8 и 9) происходит усиление  ркости изображени . Таким же образом усиление происходит в третьей камере усилител , в рез)льтате чего на выходном экране получаетс  усиленное изображение наблюдаемого объекта. При увелотении освещенности входного фото катода усилител  выше величины 10 лк (верхн   граница рабочего диапазона существующих усилителей  ркости изображени ) также возрастает и плотность электронного потока, падающего на экран 5 первой камеры усилител , выполненного, например, из люминофора, представл ющего собой оксисульфид итри , активированный тербием (И 0„5ТЬ). Этот люлшнофор характеризуетс  тем, что спектр его свечени  измен етс  в зависимости от пространственной плотности облучающего его злектрО}гного потока. Увеличение плотности электронного потока на экране 5 пршзодит к смеиденню спектра свечени  этого экрана в более щИШноволновую область, вследствие чего происходит рассогласование спектра излучени  люм}шесцент1чого экрана 5 и чувствительности фотокатода второ камеры (см. фиг. 2 кривые 9 и 10). Ток эмиссии фотокатода падает, и коэффициент усилени  отдельной камеры и всего усилител   ркости изображени  уменьшаете . При уменьщении входной освещенности до нормальной лк вследствие соответствующего уменьшени  плотности электронного потока спектр свечени  экрана 5 смещаетс  в исходное положенне, и усиление возрастает до первоначального значени . Происходит автоматическа  регулировка усилени   ркости изображени . Использова1ше люминофора, измен ющего снегстр своего свечени  от плотности падающего на него электронного потока, вьцодно отличает предлагаемый усилитель  ркости изображени  от известного тем, что позвол ет вести наблюдение объектов в более широком диапазоне освещенностей, чем у обычных усилителей без ухудшени  параметров аппаратуры применени . Формула изобретени  1.Многокамерный усилитель  ркости изображени , кажда  из камер которого содержит фотокатод, устройство фокусировки электронов и экран с нанесенным люминофором, отличающийс  тем, что, с целью расширени  рабочего диапазона входной освещенности , люминесдентные экраны усилител  вьшолнены из люминофора, измен ющего спектр своего свечени  в зависимости от пространственной плотности облучающего его электронного потока. 2.Усилитель по п. 1, отличающийс   тем, что, люминесцентные экраны вьшолнены из оксисульфида итри , активировлютого тербием. Источники информашш, прин тые во внимание при экспертизе 1.Изнар А. И. Электронно-оптические приборы . М., Машиностроение, 1977, с. 71 80.  The invention relates to electrovacuum equipment, in particular to image intensifiers intended for use in night-vision equipment. A modular type image luminance amplifier is known, consisting of several chambers, prisoners in a single glass shell and separated by thin glass or mica walls 1. The disadvantage of this image amplifier is that the gain is constant when the illumination of objects changes. Another multi-chamber image luminance amplifier is also known, each of whose chambers contains a photocathode, an electron focusing device, and a screen with deposited phosphor 2.. The disadvantage of this multi-chamber image intensifier is the relatively small operating range of the input illuminance. The aim of the invention is to expand the operating range of the input light. This is achieved by the fact that the luminescent screens of the amplifier are made of phosphor, which changes the spectrum of its luminescence depending on the spatial density of the electron beam irradiating it. Luminescent screens can be made of itri oxysulfide activated by terbium. FIG. 1 shows schematically a three-chamber image luminance amplifier; in FIG. Figure 2 graphically shows the spectral characteristics of the relative sensitivity of the photocathode and the radiation of the image enhancement screens at normal and high electron flux densities. The image brightness enhancer consists of three chambers in a single vacuum shell 1, separated by transparent partitions 2. Each chamber contains a photocathode 3, an anode 4 and a luminescent screen 5 with a deposited phosphor. The image of object 6 using the lens 7 is projected onto the input photocathode 3. 373 Due to photoelectron emission, an electronic image is created on the photocathode, in which the electron's intensity corresponds to the distribution of the light intensity in the optical image itself. The electron-optical system, invented by a photocathode 3 and anode 4, creates a field that accelerates and focuses the electron as a result of which the electronic image of the object from the photocathode is transferred to the screen plane 5, the degree of excitation of either the screen 5 or the brightness of individual elements are determined by the distribution of light in the image on the photocathode of the observed object. Optical contact between the luminescent screen 5 of the first camera and the photocathode 3 of the second chamber, which are deposited on opposite sides of the transparent partition 2, coincides with the luminous spectrum of the phosphor of the first camera and the spectral sensitivity of the photocathode (see Fig. 2, curves 8 and 9). images. In the same way, amplification occurs in the third amplifier chamber, as a result of which, an enhanced image of the observed object is obtained on the output screen. When increasing the illumination of the input photo of the cathode amplifier above 10 lux (the upper limit of the operating range of the existing image intensifiers), the density of the electron beam incident on the screen 5 of the first amplifier chamber, made, for example, of phosphor, which is ethoxy sulphide, activated, also increases. terbium (And 0 and 5). This lushshofor is characterized by the fact that its luminescence spectrum varies depending on the spatial density of the flow of the electrIcId phosphorate it. The increase in the electron flux density on screen 5 causes the spectrum of this screen to shrink more broadly into the higher wavelength region, resulting in a misalignment of the emission spectrum of luminescent screen 5 and the sensitivity of the photocathode of the second camera (see Fig. 2, curves 9 and 10). The emission current of the photocathode decreases, and the gain of the individual camera and the whole image intensifier decrease. When the input illumination decreases to normal lux, due to a corresponding decrease in the electron flux density, the luminescence spectrum of screen 5 is shifted to its original position, and the gain rises to its original value. The image brightness is automatically adjusted. The use of a luminophore, which changes the luminosity of its luminescence from the density of the electron beam incident on it, distinctly distinguishes the proposed image luminance amplifier from the well-known one that allows one to observe objects in a wider illumination range than in conventional amplifiers without degrading the application equipment. Claim 1. Multi-camera image luminance amplifier, each of which chambers contains a photocathode, an electron focusing device and a screen with a deposited phosphor, characterized in that, in order to expand the operating range of the input illumination, the luminescent screens are amplified from a phosphor that changes its glow spectrum depending on the spatial density of the electron beam irradiating it. 2. The amplifier according to claim 1, characterized in that the luminescent screens are made of yt oxysulfide activated by terbium. Sources of information taken into account during the examination 1.Iznar A.I. Electron-optical devices. M., Mechanical Engineering, 1977, p. 71 80. 2.Патент Японга № 27-602, кл. 90 с 2, опублик. 1967 (прототип).2. Japanese patent No. 27-602, cl. 90 with 2, pub. 1967 (prototype). ф1Аг /f1Ag / yl./, В,/.yl./, In, /. uS Jt,MKHuS Jt, MKH