Электроннооптический преобразователь (ЭОП) - вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое либо для увеличения (усиления) яркости видимого изображения. В основе действия ЭОП лежит преобразование оптического или рентгеновского изображения в электронное, осуществляемое с помощью фотокатода, и затем электронного изображения в световое (видимое), получаемое на катодолюминесцентном экране.

В ЭОП (рис.1) изображение объекта проецируется (с помощью объектива) на фотокатод (при использовании рентгеновских лучей теневое изображение объекта проецируется на фотокатод непосредственно). Излучение от объекта вызывает фотоэлектронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с различных участков последнего изменяется в соответствии с распределением яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны ускоряются электрическим полем на участке между фотокатодом и экраном, фокусируются с помощью электрического или (и) магнитного поля (образующего электронную линзу) и бомбардируют экран, вызывая его люминесценцию. Интенсивность свечения отдельных точек экрана зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Различают ЭОП одно- и многокамерные (каскадные); последние представляют собой такое последовательное соединение двух или более однокамерных ЭОП, при котором световой поток с экрана первого ЭОП (каскада) направляется на фотокатод второго и т. д.

Основные характеристики ЭОП: 1) интегральная чувствительность — отношение фототока к интенсивности падающего на фотокатод излучения; определяется главным образом свойствами используемого в ЭОП фотокатода; например, у ЭОП с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, применяемого для преобразования изображения в инфракрасных лучах (с длиной волн 0,78—1,5 мкм), интегральная чувствительность достигает 70 мкА/лм; многощелочной фотокатод (состоит из соединений Sb с Cs и Sb с К и Na), используемый в ЭОП для усиления яркости видимого изображения, обеспечивает интегральную чувствительность до 10⁶ мкА/лм; 2) разрешающая способность, определяемая максимальным количеством раздельно видимых штрихов изображения на участке экрана длиной 1 мм; лежит в пределах 25—60 и более штрихов на 1 мм; 3) коэффициент преобразования — отношение излучаемого экраном светового потока к лучистому потоку, падающему от объекта на фотокатод; у однокамерных ЭОП составляет несколько тыс., у каскадных — 10⁶ и более.

Основные недостатки каскадных ЭОП — малая разрешающая способность и сравнительно высокий темновой фон, приводящие к ухудшению качества изображения. Последний недостаток устранён в ЭОП с микроканальным усилителем, предложенным в 1940 советским инженером И. Ф. Песьяцким. В ЭОП этого типа на пути фотоэлектронов располагается стеклянная пластина, пронизанная множеством каналов диаметром 15—25 мкм; внутренние стенки каналов покрыты материалом с высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии. К пластине прикладывают напряжение в несколько кв, под действием которого попавшие в каналы фотоэлектроны ускоряются до энергий, достаточных для возникновения вторичной электронной эмиссии из стенок каналов, что позволяет усилить первичный электронный поток в 10⁵—10⁶ раз. Электроны из каждого канала попадают в соответствующую точку экрана, формируя видимое изображение. В микроканальных ЭОП отпадает необходимость применения электронной фокусировки.

 

ЭОП может применяться как приемник излучения для телескопа, в таком случае телескоп называется электронным. Это может быть необходимо при изучении очень слабого излучения, либо излучения лежащего вне диапазона видимого света.

Наиболе широко ЭОП применяется в приборах ночного видения. Прибор ночного видения - устройство, которое позволяет видеть в условиях низкой освещенности. Делится на два типа: пассивные(без подсветки) и активные (с подсветкой в невидимомо диапазоне, чаще всего инфракрасном). В приборе ночного видения ЭОП выполняет роль приемника и усилителя излучения. В случае прибора активного типа усиливается и отраденный сигнал подсветки, что делает картинку более яркой.

 

ЭОП первого поколения состоит из следующих частей: 1 - фотокатодное стекло, на которое падает входящий поток фотонов, 2 - первый из электрод, к которым подводится разгоняющее напряжение, 3- фотокатод, из котрого выбиваются электроны, 4 - стеклянный корпус ЭОПа, 5 - второй электрод, 6 - люминофор, 7 - экранное стекло/окуляр.

Пучок фотонов выбивает из 3 электроны, которы разгоняются в разности потенциалов между 2 и 5, а затем попадают на люминофор, который начинает светится, это свечение и видно в выходном отверстии.

В условиях низкой освещенности могут использоватсья каскады ЭОП: к выходному отверстию первого приставляется фотокатодное стекло второго и т.д.

Принцип действия схож с ЭОПом первого поколения: фотоны выбивают из фотокатода электроны, которые затем ускоряются специальным образом и попадают на люминофор, заставляя последнии светится, этот свет и является "выходом" ЭОПа.

В ЭОП второго поколения используют два механизма для разгона электронов: ускоряющее напряжение между фотокатодом и люминофором и микроканальную пластинку (МКП). МКП представляет из себя стекловолоконный диск в металлической оправе, в котором проделано большое количество каналов (чем больше каналов и чем меньше шаг между ними, тем луычше разрешение и светоусиление устройства). Фотоэлектрон, сталкиваясь со стенками канала, выбивает добавочные электроны.

Еще одним преимуществом при использовании МПК является то, что при таком способе умножения потока электронов отпадает необходимость в их фокусировке на люминофор.