Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №2

Индикатор, описываемый ниже, предназначен для визуализации пространственной картины слабого свечения объектов в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Прибор может быть использован, например, при исследованиях оптических и фотоэлектрических свойств полупроводников светодиодов, характера поведения микроплазмы при динамическом пробое р-n перехода лавинных фотодиодов, процесса развития электронных лавин и стримеров в газовом разряде, изучения люминисценции и т. д.

Основные параметры индикатора: спектральный диапазон чувствительности входного фотокатода 400–900 нм; эффективный коэффициент усиления яркости регистрирующей системы около 1000; средняя разрешающая способность по рабочему полю 15 штрихов на миллиметр; диаметр рабочей части входного фотокатода 18 мм; размер рабочего поля на выходном экране 30 мм; электронно-оптическое увеличение до 1,5; оптические искажения, вносимые усилителем яркости, не более 5 % в пределах рабочего поля выходного экрана; потребляемая мощность около 1 Вт; габариты 820х200x280 мм, масса не более 5 кг.

Электрическая схема прибора изображена на рисунке. В состав прибора входят оптический блок индикации и высоковольтные преобразователи напряжения. Усилитель яркости выполнен на основе трехкамерного электронно-оптического преобразователя типа У-72М с электростатической фокусировкой электронного изображения. Этот преобразователь имеет многощелочной входной фотокатод и выходной люминисцентный экран желто-зеленого свечения.

Принципиальная схема электронно-оптического индикатора

Принцип работы преобразователя основан на усилении тока и одновременном покаскадном преобразовании электронного изображения в световое усилительными элементами «люминофор-фотокатод». Изображение излучающего объекта 1 проецируется линзовой системой 2 (например, объективом «Юпитер-3» или «Вега М-1») на фотокатод с2 с увеличением в 50-100 раз или в масштабе 1:1. Усиленное по яркости и преобразованное в видимую область спектра изображение регистрируется с выходного экрана 4 фотокамерой 5 («Зенит В», «Нарцисс» и т. п.) или наблюдается визуально. Качество изображения на экране индикатора определяется характеристиками применяемых объективов — разрешающей способностью, оптическими искажениями.

Блок питания прибора представляет собой два транзисторных преобразователя напряжения с умножителями и выпрямителями. Оба работают в режиме прерывистой генерации, что обеспечивает большую экономичность. Блок питания обеспечивает высокое напряжение — 15 кВ и +30 кВ. Получение необходимого для каждой камеры ускоряющего напряжения достигается делением напряжения делителем, составленным из резисторов R7-R14.

Фокусировка изображения на выходном экране прибора достигается установкой определенного потенциала на подфокусирующих электродах относительно катодов (в каждой камере) подбором резисторов R7, R9 и R13.

Для защиты от сильных входных лучистых потоков предусмотрены ограничительные резисторы тока R10, R12, R15 и R19.

Предложенная схема раздельного питания с общей заземленной точкой позволяет регулировать коэффициент усиления яркости в широких пределах, не изменяя других оптических параметров индикатора.

Конструкция и детали.

Ферритовые магнитопроводы трансформаторов Тр1 и Тр2 использованы от промышленного трансформатора ТВС-110 П2. Высоковольтные обмотки II трансформатора Тр1 и III трансформатора Тр2 содержат по 6000 витков провода ПЭВТЛ-2 0,09 и намотаны на многосекционном каркасе из фторопласта (девять секций шириной по 2 мм). В высоковольтной катушке ввод каждой секции изолирован от обмотки фторопластовой лентой толщиной 100 мкм. Выход обмоток выполнен высоковольтным фторопластовым проводом. Катушки после намотки нужно пропитать парафином.

Низковольтная обмотка I трансформатора Тр1 имеет 10 витков провода ПЭВ-2 0,51 с отводом от середины и намотана на каркасе из оргстекла. Обмотки I и II трансформатора Тр 2 содержат соответственно 5 витков провода ПЭВ-2 0,51 и 15 витков провода ПЭВ-2 0,31 и намотаны на каркасе из оргстекла одна поверх другой.

Изоляцией между обмотками служит полиэтиленовая пленка.

Высоковольтные умножители напряжения (Д1-Д7, С4-С10 и Д8-Д10, С13-С15) вместе с резисторами R15 и R19 залиты парафином. Делитель напряжения из резисторов R7-R14 залит эпоксидным компаундом. Все соединения к точкам с высоким потенциалом выполнены фторопластовым проводом МГТФ 0,12.

Контакты к катодам и подфокусирующим электродам представляют собой латунные колпачки с оболочкой из фторопласта.

В конструкции применены следующие детали: резисторы R8, R11 и R14 — КЭВ-0,5, подстроечные резисторы R1 и RI6 — ППБ-2, остальные резисторы — МЛТ-0,5, электролитические конденсаторы — К50-6 или К53-1, конденсаторы С4-C10, С13-С15 — ПОВ. Измерительные приборы ИП1 и ИП2 — микроамперметры М592 с током полного отклонения 300 мкА.

Транзисторы T1 и Т2 должны быть подобраны с близкими параметрами.

Налаживание.

Правильно собранный блок питания налаживания не требует.