|
|
|
|
|
|
||
ЭОП характеризуют электронно-оптическим увеличением, коэффициентом усиления яркости, коэффициентом преобразования, пороговой чувствительностью, разрешающей способностью, постоянной времени и контрастно-частотной характеристикой.
Электронно-оптическое увеличение ЭОП определяется отношением линейных размеров изображений на экране ЭОП l э и на фотокатоде l к : 
где d э и d к - рабочие диаметры экрана и фотокатода; Аэ и Ак - рабочие площадки экрана и фотокатода.
Величина ГЭОП зависит от назначения и конструкции преобразователя. Для преобразователя с магнитной фокусировкой ГЭОП =1-. Электростатическая фокусировка позволяет получать различные увеличения как больше единицы, так и меньше ее. При уменьшении масштаба изображения увеличивается его яркость. При этом вследствие сжатия электронных траекторий возрастают электронно-оптические аберрации и усиливаются интерференционные явления в электронных пучках, что приводит к ухудшению качества изображения на экране. При увеличении масштаба изображения значительно падает яркость свечения экрана, но удается рассматривать мелкие детали. Поэтому увеличение ЭОП с электростатической фокусировкой выбирают в пределах 0,5-4-.
Кроме электронно-оптического увеличения, необходимо учитывать способность ЭОП переворачивать изображение. Этим свойством обладают одно- и многокамерные преобразователи с нечетным числом камер, в которых используется электростатическая фокусировка. К преобразователям, не оборачивающим изображение, относятся все преобразователи с магнитной фокусировкой, многокамерные преобразователи с четным числом камер, а также преобразователи с сеточными эмиттерами, создающими усиление яркости за счет вторичной эмиссии.
Коэффициент преобразования светового потока h - это отношение светового потока, испускаемого ЭОП, к световому потоку, попадающему на фотокатод. Если преобразователь используется как усилитель яркости изображения в видимой области спектра, то коэффициент усиления выражается в относительных единицах, т.е. h = F э/F к.
Если ЭОП является усилителем и одновременно преобразователем спектра, коэффициент преобразования имеет размерность [лм/Вт]. В этом случае при расчете берется не весь лучистыйпоток, а только эффективный, учитывающий спектральную чувствительность фотокатода, т.е. 
где s(l ) - спектральная чувствительность фотокатода; j ( l ) - спектральное распределение излучения, попадающего на фотокатод; b(l ) - спектральное распределение яркости светового потока, исходящего с экрана; Аэ - площадь экрана.
Методика расчета коэффициента преобразования сводится к следующему. Если на фотокатод падает поток излучения Фк, то фототок, развиваемый фотокатодом, определится выражением i=S · Ф к, где S - интегральная чувствительность фотокатода [А/лм].
Мощность электронного пучка, попадающего на люминофор экрана, определяется выражением: Р=i· U, где U - приложенное напряжение; i - электронный ток ЭОП.
Тогда световой поток, испускаемый экраном, составит F=p · c · P= p · U , где c - светоотдача экрана, кд/Вт. Тогда коэффициент преобразования определится следующим выражением:
Если ЭОП многокамерный, то коэффициент преобразования будет h = p ·S ·U · c ·kyn , где k y - коэффициент усиления по току каскада усиления; n - число каскадов.
В полученном выражении коэффициент h выражается в люменах на ватты. Чтобы получить безразмерную величину коэффициента преобразования, надо воспользоваться известной зависимостью между потоком излучения и световым потоком: F э= Фэ · h гл ·V( l)max=683 · Фэ· h гл , где h гл - коэффициент полезного действия глаза по излучению экрана; 683 - чувствительность глаза в максимуме кривой видности. Учитывая это, получим следующее выражение:
Безразмерный коэффициент преобразования h в этом случае определяется выражением
Эта формула учитывает степень спектрального преобразования потока излучения, упавшего на фотокатод, в световой поток с экрана.
Величина коэффициента преобразования однокамерных ЭОП обычно не превосходит 10-20. Многокамерные ЭОП имеют усиление 105. Величина коэффициента преобразования остается постоянной в широком диапазоне освещенностей фотокатода.
Коэффициент яркости. Учесть влияние электронно-оптического увеличения ЭОП на яркость изображения позволяет другая характеристика ЭОП - коэффициент яркости. Это отношение величины яркости экрана ЭОП к соответствующей величине освещенности фотокатода:
При вычислении коэффициентов h и h в необходимо использовать не паспортную интегральную чувствительность фотокатода S э, измеренную по эталонному излучателю, а чувствительность фотокатода к излучению реального объекта, вычисленную по формуле S р=S э(k р /k э). Тогда уравнение для h в запишется в виде: 
Яркость темнового фона. Это яркость свечения экрана ЭОП при отсутствии освещения на фотокатоде. Излучение экрана проявляется вследствие термо- и светоэмиссии фотокатода, световой обратной засветки фотокатода, за счет сцинтилляций, вследствие радиационных шумов. Обычно в правильно сконструированном ЭОП влияние автоэлектронной и вторичной эмиссий может быть значительно уменьшен. Преобладающим шумом поэтому является лишь термоэмиссия.
В многокамерных преобразователях с коэффициентом усиления по току 1000-10000 сказывается радиационный квантовый шум, обусловленный случайным характером процесса эмиссии фотоэлектронов, заметный при регистрации слабых сигналов.
Суммарный темновой фон на экране: B тэ= I т · U · c /Г2 ЭОП.
Пороговая чувствительность ЭОП. Под пороговой чувствительностью понимают то наименьшее количество световой энергии на фотокатоде, которое вызывает свечение экрана, заметное глазом. Таким образом. Пороговая чувствительность ЭОП зависит от чувствительности как глаза, так и ЭОП.
Теоретически пороговая чувствительность ЭОП определяется пороговым значением освещенности светящегося изображения на экране, которую может обнаружить глаз при условии отсутствия свечения экрана. Это значение составляет 10-12 Вт. Однако вследствие термоэмиссии экран всегда светится, и поэтому величина порогового значения энергии больше. Практической пороговой чувствительность. ЭОП надо признать ту величину световой энергии, при которой глаз может различать изображение. Освещенность такого изображения составляет около 0,6 лк. При такой освещенности экрана пороговая чувствительность ЭОП составляет 10-5 Вт.
Разрешающая способность зависит от размеров зерен люминофора, кружка рассеяния остаточных аберраций электронных пучков, изготовления и юстировки фокусирующей системы. Если средний размер зерен люминофора составляет 1-3 мкм, то для безаберрационной фокусирующей системы N =100-150 пар лин/мм. Вследствие аберраций размер кружка рассеяния больше размера зерен люминофора и составляет 0,01-0,02 мм и N =30-40 пар лин/мм. Такое разрешение проявляется лишь в центре поля зрения. Из-за кривизны поля при смещении от центра на 20 мм разрешение падает в два-три раза и составляет на краю 3-5 пар лин/мм.
Одним из путей повышения и выравнивания разрешающей способности по полю экрана является придание фотокатоду, а иногда и экрану, сферической формы, при этом кривизна фотокатода должны соответствовать кривизне поверхности электронного изображения. Такой способ практикуется все чаще, благодаря возможности использования волоконных оптических планшайб требуемой кривизны.