Владимир Козьмич Зворыкин

Емкость С каждого чувствительного элемента по отношению к сигнальной пластине определяется толщиной и диэлектрической проницаемостью изолирующего слоя между этими элементами и сигнальной пластиной. Положительно заряженные элементы разряжаются под воздействием электронного пучка, который создается электронной пушкой, расположенной напротив мозаики под углом 30° относительно нормали, проходящей через центр мозаики. Как мозаика, так и электронная пушка заключены в одну и ту же стеклянную колбу с высоким вакуумом. Наклонное положение пушки выбрано из конструктивных соображений для возможности проецировать изображение на поверхность мозаики.

Разрешающая способность иконоскопа определяется как размерами и числом элементов изображения на мозаике, так и сечением сканирующего электронного пучка. На практике, однако, число отдельных фотоэлементов в мозаике во много раз превышает число элементов изображения, целиком определяемое размером сканирующего пятна (рис. 8). Исходя из допущений, принятых при анализе идеального случая тока отдельных элементов, показанных на рис. 13, можно задать требования к мозаике иконоскопа. Согласно этим допущениям, все элементы должны иметь одинаковые размеры и чувствительность, а также одинаковую емкость по отношению к сигнальной пластине. Поскольку считывающее пятно значительно больше отдельного элемента, данное требование упрощается: усредненные распределения числа удельной чувствительности и удельной емкости элементов в пределах площади мозаики, соответствующей размерам сканирующего пятна, должны быть равномерными. Это позволяет существенно смягчить допуск на размеры отдельного элемента.

При этом чувствительность получается того же порядка, что и у соответствующих высоковакуумных оксидно-цезиевых фотоэлементов. То же можно сказать и о спектральной характеристике (рис. 17). Срез характеристики в голубой части спектра обусловлен поглощением в стекле. Фактическая цветовая чувствительность самих фотоэлементов показана пунктирной кривой.

Характеристики иконоскопа весьма существенно зависят от электронной пушки, создающей пучок электронов. Поскольку разрешающая способность определяется размерами пятна, пушка должна рассчитываться на достижение его размера, точно соответствующего числу элементов изображения, на которое рассчитан иконоскоп. Для рассмотренного примера с числом элементов 70 ООО при высоте мозаичной пластины 4 дюйма (101,6 мм) расстояние между соседними строками составляет 0,016 дюйма (0,42 мм), а диаметр пятна, образуемого электронным пучком, приблизительно равен половине этой величины. Поэтому проблема конструирования электронной пушки оказывается довольно серьезной.

Используемая для данной цели электронная пушка очень похожа на пушку приемной электронно-лучевой телевизионной трубки (кинескопа), уже описанной в нескольких статьях[19]. Компоненты пушки показаны на рис. 18. Она содержит катод косвенного накала С, эмитирующая поверхность которого находится на торце катодного цилиндра. Катод расположен перед диафрагмой D управляющего элемента G. Анод Ах представляет собой длинный цилиндр с тремя диафрагмами, размещенными на одной оси с катодом и управляющим элементом. Пушка смонтирована в узкой длинной стеклянной горловине, соединенной со сферической колбой, где находится мозаичный экран.

Рис. 17. Спектральная чувствительность фотоэлементов

Рис. 18. Электронная пушка иконоскопа

Внутренняя поверхность горловины и части колбы металлизирована и служит вторым анодом пушки, а также коллектором фотоэлектронов от мозаики. Первый анод обычно работает при напряжении, составляющем некоторую долю напряжения второго анода, равного 1000 вольт.

Рис. 19. Распределение эквипотенциальных линий электростатического поля

Рис. 20. Внешний вид иконоскопа

Фокусировка электронного пучка осуществляется электростатическим полем между элементами пушки, а также между самой пушкой и вторым анодом. Распределение эквипотенциальных линий электростатического поля приведено на рис. 19. Теория электростатической фокусировки для пушки такого типа уже описана автором[20]. Вкратце можно сказать, что надлежащим образом сформированное электростатическое поле действует на движущиеся электроны так же, как линза на пучок света.

Рис. 21. Результирующее движение электронного пятна

Действие поля в пушке иконоскопа примерно эквивалентно действию составной линзы из четырех компонентов - двух положительных и двух отрицательных. Оптический аналог изображен на том же рисунке. Внешний вид реального иконоскопа показан на рис. 20. Полная длина данной конкретной модели составляет 18 дюймов (457 мм), а диаметр сферы - 8 дюймов (216 мм).