streak camera
rus eng
streak camera

Электронно-оптические преобразователи и камеры для высокоскоростной фотографии

Метод электронно-оптической регистрации изображений быстропротекающих процессов и измерения их параметров основан на применении электронно-оптических преобразователей (ЭОП) в качестве времяанализирующих элементов высокоскоростных систем и позволяет получать пространственно-временные характеристики физических явлений. Он используется для исследований в таких областях науки и техники, как аэродинамика, баллистика, квантовая электроника, нелинейная оптика, физика плазмы, термоядерный синтез, биология, медицина и многих других.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАМЕР

 

Изменение
линейных и угловых
размеров объектов

Измерение
энергии и мощности
импульсного изучения

Измерение формы
и длительности импульсов и волновых эффектов

Измерение
распространения
яркости в изображении

 
 
Области применения электронно-оптических камер

Атомная и ядерная физика

Квантовая, микро- и оптоэлектроника

Физика плазмы и экстремальных состояний вещества

Биология и медицина

Машинное зрение

Исследование процессов фотосинтеза, ядерного и термоядерного синтеза и распада.

Исследование процессов генерации и рекомбинации в полупроводниках, импульсного излучения лазеров, электрических пробоев и разрядов.

Исследование процессов ионизации в газах, конденсированных состояний вещества, динамики агрегатных состояний и конденсированных сред, упругих и ударных волн.

Исследование процессов в живых тканях и органических соединениях, взаимодействия с внешними раздражителями, биохимических реакций и фотосинтеза.

Объёмная томография, лазерная локация, системы сопровождения целей, зондирующая интроскопия.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАМЕР:
  • высокое быстродействие (до 10 -13 сек);
  • большой объем одновременно регистрируемой пространственной информации (до 10 6 ...10 8 разрешаемых элементов);
  • предельная чувствительность (регистрируется каждый электрон, эмитируемый фотокатодом);
  • широкий спектральный диапазон (от рентгеновского до ближнего ИК).

Наиболее широко применяются два способа регистрации с использованием ЭОП - фотохронографическая (непрерывная) и покадровая (прерывистая) съемки. При фотохронографической съёмке на фотокатод ЭОП проецируется изображение регистрируемого объекта, ограниченное с помощью входной оптической системы узкой щелью. На фотокатоде это изображение превращается в электронное.
В исходном состоянии ЭОП заперт. В нужный момент он отпирается, и электронное изображение с помощью отклоняющих пласти разворачивается с постоянной скоростью по люминесцентному экрану ЭОП в направлении, перпендикулярном длине щели. При этом происходит пространственно-временное преобразование входного изображения, несущее непрерывную во времени информацию о  геометрических размерах и яркости регистрируемого объекта и его фрагментов вдоль щели (рис. 1). Полученное на экране ЭОП изображение может быть записано с помощью, например, цифровой телевизионной камеры и введено в компьютер для обработки и извлечения необходимой информации о регистрируемом объекте.

а                                                                       б

Рис. 1 (а) - устройиство и принцип его работы при фотохронографической регистрации в режиме линейной развертки.

При покадровой съемке на фотокатод проецируется двумерное изображение регистрируемого объекта - кадр. В исходном состоянии ЭОП заперт. В нужный момент он отпирается на короткое время, и электронное изображение проходит на люминесцентный экран, фиксируя на нём первый кадр регистрируемого объекта (в левой верхней части экрана на рис. 2 а). После запирания ЭОП на одну из пар его отклоняющих пластин подаётся импульс напряжения в виде длительной ступеньки. В результате этого при повторном отпирании ЭОП второй кадр будет расположен на новом месте экрана (рядом с первым кадром справа от него на рис. 2 а). Дальнейшее последовательное отпирание и запирание изображения в сочетании со ступенчатым перемещением кадра на новое место экрана в те моменты , когда ЭОП заперт, позволяет осуществлять многокадровую съемку (рис. 2), несущую информацию о геометрических размерах и яркости регистрируемого объекта и его фрагментов в отдельные моменты времени.

а                                                                       б
Рис. 2. (а) - устройство и ЭОП принцип его работы при покадровой регистрации (многокадровая развертка - 2х2 кадра); (б) - (для примера) яркости B 1 , B 2 , B 3 и B 4 последовательных кадров в моменты t 1 , t 2 , t 3 и t 4 .

Сегодня
метод электронно-оптической регистрации является самым высокоскоростным из всех известных методов регистрации быстропротекающих процессов. Временной диапазон, в котором работают электронно-оптические камеры, простирается от секунд до фемтосекунд.
Важнейшим свойством ЭОП является его способность усиливать изображение вплоть до предельной величины порядка 10 6 раз, что позволяет регистрировать чрезвычайно слабосветящиеся процессы и даже обеспечивать их регистрацию в так называемом режиме счёта фотонов.
Различные типы фотокатодов, используемых в ЭОП, позволяют регистрировать процессы в ближней инфракрасной ( до 1,6 мкм), видимой и ультрафиолетовой областях спектра, а также в области вакуумного ультрафиолета, мягкого и жёсткого ( до 1 МэВ) рентгеновских излучений.


Более подробную информацию о характеристиках наших электронно-оптических камер и электронно-оптических преобразователей вы можете почерпнуть в описаниях выложенных на нашем сайте, ознакомившись с нашими публикациями , послав нам письмо по электронной почте или позвонив нам .