Что такое суперортикон?
Суперортикон — это передающая электронно-лучевая трубка, предназначенная для преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Её ключевая особенность — способность накапливать заряд, что значительно повышает чувствительность. Принцип работы основан на переносе изображения с фотокатода на специальную двустороннюю мишень, с которой оно считывается медленными электронами и многократно усиливается вторичным электронным умножителем. Название прибора образовано от трёх слов: «super» (сверх), «orthos» (прямой) и «eikon» (изображение). В 1970-х годах суперортикон был одной из самых распространённых телевизионных трубок. Конструкцию с двусторонней мишенью, состоящей из мелкоструктурной металлической сетки и проводящей плёнки, предложил советский инженер Г. В. Брауде. Подробное описание механизма работы подобных электронно-лучевых приборов было дано ещё в 1946 году американскими изобретателями X. Лоу, А. Розе и П. Веймером.
Принцип действия
Оптическое изображение проецируется на фотокатод, который под действием света испускает фотоэлектроны. Ускоряющее поле направляет эти электроны на одну сторону мишени, где они выбивают вторичные электроны. В результате на поверхности мишени формируется положительный потенциальный рельеф, в точности повторяющий распределение света на фотокатоде. С противоположной стороны на мишень воздействует считывающий электронный луч, создаваемый электронным прожектором. Часть электронов этого луча компенсирует заряд на мишени, а остальные, отражаясь, образуют обратный луч. Именно этот обратный луч, модулированный потенциальным рельефом, попадает на анод прожектора и выбивает вторичные электроны. Ток, создаваемый этими вторичными электронами, усиливается более чем в 100 раз с помощью вторичного электронного умножителя. В итоге в нагрузочном резисторе формируется выходной видеосигнал, величина которого зависит от структуры и освещённости исходного изображения.
Характеристики и чувствительность
Среди всех передающих телевизионных трубок суперортиконы обладают самой высокой чувствительностью. Они стабильно работают в чрезвычайно широком диапазоне освещённости. Например, трубки, использовавшиеся для высококачественных студийных передач, при освещённости фотокатода от 0,1 до 1 люкс обеспечивали отношение сигнал/шум на уровне 100 и выше. Наиболее чувствительные модели могли функционировать практически в полной темноте, при освещённости фотокатода всего 10–7 – 10–8 люкс.
Конструкция и основные элементы
Конструктивно суперортикон включает в себя множество компонентов. К ним относятся: объектив, фотокатод, двусторонняя мишень, фокусирующий электрод, анод электронного прожектора, ускоряющий электрод, отклоняющие и фокусирующие катушки, сетка мишени, термокатод прожектора. Также в состав трубки входят считывающий и обратный электронные лучи, корректирующая катушка, цилиндр вторичного электронного умножителя, коллектор, управляющий электрод прожектора, электрод тормозящего поля и диоды.
Три функциональные секции
Устройство суперортикона можно разделить на три основные функциональные секции:
- Секция создания и переноса электронного изображения: Включает полупрозрачный фотокатод, ускоряющий электрод и двустороннюю мишень. Здесь формируется скрытое электронное изображение.
- Секция коммутации и разряда мишени: Работает с медленными электронами и состоит из тормозящего электрода, фокусирующего анода и иногда выравнивающей сетки. Электронный луч прожектора, управляемый строчными и кадровыми катушками, построчно считывает информацию с мишени.
- Секция вторично-электронного усиления: Усиливает ток обратного луча с помощью системы кольцевых электродов умножителя, что обеспечивает высокий уровень выходного сигнала.
Достоинства и недостатки
Несмотря на выдающуюся чувствительность и широкий динамический диапазон, суперортикон обладал и серьёзными недостатками. К ним относились сравнительно высокий уровень собственных шумов, неравномерность сигнала по площади растра, ограниченный срок службы и высокая чувствительность к внешним воздействиям, таким как магнитные поля и механические вибрации.