Стакан Холста
Стакан Холста — одна из первых схем электронно-оптического преобразователя, которая была предложена в 1928 году и реализована в 1934 году голландскими учёными Холстом и де Буром[1][2] в исследовательском центре компании «Филлипс»[3][4]. Считается, что её успешное воплощение в образце работающего прибора открыло эпоху ночного видения[1].
Конструкционная схема и принцип действия
правитьОбщую идею «стакана Холста» можно описать следующим образом: светочувствительная мишень (фотокатод) подвергается действию невидимого инфракрасного излучения[2]. В результате с поверхности фотокатода высвобождаются фотоэлектроны, которые переносятся электрическим полем к экрану и, воздействуя на него, инициируют катодолюминесценцию, которая излучает фотоны видимого диапазона[2].
Устройство стакана Холста
правитьНа одном торце стеклянного цилиндра создаётся кислородно-цезиевый серебряный фотокатод путём нанесения полупрозрачного светочувствительного покрытия из окиси серебра с цезием. К фотокатоду подключается один из электродов[2]. На противоположной стороне торец покрывается слоем люминофора, на который наносится тонкий полупрозрачный слой металла, к которому также подводится контактный электрод[2]. Этот элемент схемы становится экраном[2]. Контакты от фотокатода и экрана выводятся из цилиндра наружу[2]. Для беспрепятственного движения электронов внутри цилиндра поддерживается вакуум до величин порядка 10−3 ÷ 1,5 • 10−4 Па[2].
Принцип работы
правитьЕсли приложить к фотокатоду и экрану разницу напряжений порядка 10-15 кВ, то при попадании инфракрасного излучения на фотокатод его кванты провоцируют фотоэмиссию электронов (внешний фотоэффект) с поверхности фотокатода[2]. Под влиянием электростатического поля фотоэлектроны двигаются к экрану и взаимодействуя с люминофором заставляют его светиться в видимой части спектра[2].
Этот процесс получил название двойного преобразования[2].
Оценка и развитие конструкции
правитьПри использовании «стакана Холста» довольно трудно добиться высокого качества изображения без использования фокусировки электронов, которая в современных ЭОП реализована с помощью электронных линз[2]. В разные годы совершенствованием процесса визуализации в приборах ночного видения занимался целый ряд известных учёных: В. К. Зворыкин, П. В. Тимофеев, М. М. Бутслов, М. фон Арденне и др.[2]
Другой проблемой данной системы был довольно высокий уровень собственных шумов фотокатода, что заставляло его охлаждать до −40 °C. Тем не менее, «стакан Холста» послужил основой для создания целого ряда приборов ночного видения, которые широко использовались на фронтах Второй мировой войны[5].
Примечания
править- ↑ 1 2 Грузевич Ю. Введение // Оптико-электронные приборы ночного видения. — Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2014. — 276 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-9221-1550-6.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Грузевич Ю. 2.1 Принцип действия ЭОП // Оптико-электронные приборы ночного видения. — Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2014. — С. 71. — 276 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-9221-1550-6.
- ↑ Рудаков Б. В., Бражников Д. А., Щукин А. М. 5.3.1. Приборы ночного видения на основе электронно-оптических преобразователей // Основы специальной техники органов внутренних дел. — Тюмень, 2013. — С. 188. — 354 с. — ISBN 978-5-93160-203-5.
- ↑ Ponomarenko V. P., Filachev A. M. Early Low Light Level and Electron Beam Technologies 1930-1945 // Infrared Techniques and Electro-optics in Russia: A History 1946-2006. — SPIE Press, 2007. — 249 p. — (Technology & Engineering). — ISBN 9780819463555.
- ↑ Фёдоров Е. Горячий диапазон (рус.) // Оружие : журнал. — 2017. — № 04. — С. 54-60. — ISSN 1728-9203.
Дополнительная литература
править- Грек А. Ночной дозор: способ найти черную кошку в темной комнате (рус.) // Популярная механика : журнал. — 2005. — Ноябрь (№ 37).