Усилители яркости, преобразователи изображения, формирователи экспонирования:

А
чувствительность, мА/Вт
длина волны, нм
квантовая эффективность
50%

5%

2.5%

1%

0.1%

CsI

мультищел.

мультищел.

чувствительность, мА/Вт

длина волны, нм

квантовая эффективность

50% 25% 10%

5%

2.5%

1%

0.1%

CsSb

Ag-O-Cs

по материалам фирмы Hamamatsu

Темновой ток

А - площадь

W - работа выхода

s

Ag-O-Cs NaKSbCs KSb

23

I (20C), А/см 10-12 (*) 10-15 10-16

, нм 1200 870 550

(*) ~107 e/(см2с), т.е. за 1 мкс с 1 кв.см 0.01-10 электронов

o

порог

l

Конечная проводимость фотокатода влияет на качество изображения

Перенос фотокатода - изготовление фотокатода отдельно и затем монтаж в ЭОП

выход люминофора (~15%)
~ ~

3

20 кэВ

4 эВ

K = 50 - 70

Съемка экрана ЭОП фотоаппаратом

экран ЭОП объектив пленка

, D

f

~ 1/50 ~ 2%

!!! однокаскадный ЭОП с фотоаппаратом

не дают усиления !!!

Многокаскадный ЭОП

толщина окна определяет разрешение

коэффициент усиления каскада К ~30

фокусировка - электростатическая или магнитная

полное усиление - до 108

, разрешение ~10 лин/мм

Варианты связи между каскадами

:

- вторично-эмиссионный динод

(тонкая пленка из алюминия)

- волоконно-оптическая шайба

ФК Л ФК Л ФК Л ФК Л

h

u

разные типы

многокаскадных

ЭОП (СССР)

с близкорасположенными электродами (V2697)
Спектральная чувствительность фотокатодов

на отклоняющих пластинах
(развертка по спектру)
- сигнал на выходе диссектора
Принцип

- на фотокатоде при освещении создается электронное изображение

- щелевая диафрагма вырезает малую часть этого изображения

- напряжением на отклоняющих пластинах можно направить в щель

электроны из заданной области на фотокатоде

- за щелью находится обычный электронный умножитель

- измеряется выходной ток

-> если расположить диссектор на выходе спектрального прибора,

то можно, подавая на отклоняющие пластины синусоидальное

напряжение, получить на выходе периодическую развертку

спектра свече

ния плазмы

с предельной чувствительностью.
Доля сработавших каналов

Ф Ф

0

Ф = DФ×n

D

Ф - поток от одной точки

- число точек на единицу площади

n

!!! На точность измерения влияет статистика (малое число сработавших точек)

La – 121,6 нм
в экспериментах на установке ГОЛ-3
ЭОП расположен на

снимок ЭОП до выстрела

снимок ЭОП в выстреле

экспозиция 1/30 с

экспозиция 500 нс

напряжение на ЭОП 1.2 кВ

напряжение на ЭОП 1.4 кВ

окно LiF

L 121.6 нм

a

– 656,3 нм
в экспериментах на установке ГОЛ-3
ЭОП расположен на выходе

мкс от начала инжекции электронного пучка
Задача
- изучить воздействие мощного

конструкционные материалы термоядерных реакторов

~3∙105 см/с, ~5 эВ
Расширение: 3D

1D

крупинка CH2, 0.15 мг

экспозиция 1 мкс

1

c

m

6 s

PL3469

m

Объемный взрыв Замагничивание Термализация

v ~ 3∙106 см/с

Съемка взрыва крупинки в плазме ВУФ обскурой

рентгеновского и ИК диапазонов

Спектральные приборы с призмой
Спектральные приборы

= l0/dl – разрешающая способность
R = 10-100 – низкая
R =

веществ
Газовые фильтры
Жидкостные фильтры
С – концентрация, моль/л
e10 –

Для жидкостных и газовых фильтров:

k – коэффициент ослабления
l – толщина фильтра

1 – вода толщиной 1 см
2 – раствор хлористой меди 2 см, 2.5%

Поглощение света подчиняется закону
Бугера – Ламберта – Бера

Кривые пропускания светофильтров, отсекающих коротковолновую область спектра: 1- БС4, 2 – БС5, 3- БС7, 4- БС8, 5- ЖС10, 6- ЖС11, 7- ЖС12, 8-ЖС16, 9-ЖС17, 10-ЖС18

в среднем ИК (n~2 для l~50 мкм)
фокус в видимом свете

экран

перестройка длины волны

Дисперсионный фильтр (фильтр Христиансена)

взвесь мелких частиц (капель) одного вещества в другом пока n1≠n2, происходит сильное рассеяние света





частный случай: порошок прозрачного вещества в воздухе, резонансные явления при размере частиц порядка длины волны

Ø ~ 0.5 мм

NaCl

обзор УФН, т.25, 1941

и фазовых (2), (4) спектральных характеристик
моды Флоке для тонких медных

>> размеров шероховатости отражается зеркально
излучение с l

Отражение от матированных поверхностей

расстояние между призмами порядка длины волны, коротковолновое излучение отражается

λ1< λ2< λ3, λ1< l1< λ2, λ2< l2< λ3

Селективное отражение

метод остаточных лучей – многократное отражение для «очистки» спектра и улучшения контрастности.

= n1 = 1), то для отражённых лучей оптическая разность

Интерференция для тонкого слоя

или

максимумы интерференции при 2nhcos(ψ) + λ/2 = m λ

Интерференция в тонких плёнках

для коэф. отражения R и пропускания T: R + T = 1
амплитуда прошедшей волны:
сдвиг фаз между волнами:
в итоге:
интенсивность прошедшей волны:

(формула Эйри)

в максимуме I2 = I0 (волна проходит без потерь)
в минимуме пропускание зависит от коэффициента отражения:

 требуются высокие коэффициенты отражения

диэлектриков, R ~ 0.3 получаются для TiO2 (n=2.45) и ZnS

Многослойные диэлектрические фильтры

0.5÷10 нм

Tmax/Tmin до 104

длину волны можно подстраивать в синюю область, наклоняя фильтр
расчётное пропускание

зависит и от пропускания всех предыдущих фильтров

осью под 45º
(для обыкновенной и необыкновенной волн,
зависят от длины волны)
-

требуется выделение рабочей линии !!!

- оптическая длина следующего кристалла удваивается

Пример реализации:

- на линию Нa (l = 656.2 нм)
11 ступеней, dl = 0.3 нм, R ~ 22000
первые ступени из кварца, потом из шпата
(n1-n2) = 0.01 и 0.17, соответственно
- проблема: нужна хорошая термостабилизация
(дрейф ~0.05 нм/градус)

– оптические материалы
Рентгеновский диапазон – тонкие поглощающие фильтры
* для тонкого

энергия отсечки Е0 – такая, что k (E0)·d·ρ = 1  T =1/e
10 мкм Ве  E0 ≈ 1.0 кэВ

- фотоэффект !

скачки поглощения
K, L, M, N… оболочки

(К - внутренняя)

опасны тяжёлые примеси !

растёт.
Если энергия фотона начинает превышать порог возбуждения очередной электронной оболочки

Разность сигналов двух детекторов с фильтрами из элементов Z и Z+1.

к малым углам падения (относительно плоскости зеркала). Поэтому удаётся организовать

для разных углов падения

влияние интерференционного слоя

 Зеркальную фокусирующую и поворачивающую оптику использовать можно, но только при касательном падении. Это приводит как к малой светосиле, так и к жёстким требованиям на точность изготовления поверхности и качество сборки.

отражение в мягком рентгеновском диапазоне

зеркало из алюминия, угол по отношению к плоскости зеркала