Пристрій для реєстрації високочастотних сигналів

1 Пристрій для реєстрації високочастотних сигналів, який містить блок введення високочастотних сигналів, джерело світла, джерело постійної напруги, блок імпульсного запуску і блок пам'яті, виконаний у вигляді вакуумного балона з оптично прозорим вікном і виводами, усередині якого розміщені плоский фотокатод, оптично з'єднаний за допомогою зазначеного вікна з джерелом світла, і п'єзодіелектрична мішень із розташованими на и робочій поверхні, зверненій до фотокатода, вхідним і вихідним зустрічно-штировими електроакустичними перетворювачами, причому блок введення високочастотних сигналів через виводи балона підключений до вхідного перетворювача п'єзодіелектричної мішені, а вивід фотокатода під'єднаний до мінусової клеми джерела постійної напруги, який відрізняється тим, що у вакуумному балоні між фотокатодом і робочою поверхнею п'єзодіелектричної мішені встановлений вторинно-електронний помножувач з вхідним і вихідним електродами, які через ВІДПОВІДНІ ВИВОДИ балона під'єднані до блока імпульсного запуску, при цьому вивід вхідного електрода зазначеного помножувача під'єднаний також і до плюсової клеми джерела постійної напруги 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що фотокатод нанесений безпосередньо на внутрішню поверхню оптично прозорого вікна вакуумного балона 3 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що фотокатод нанесений на вхідний електрод вторинно-електронного помножувача Пристрій належить до галузі приладобудування, зокрема, до техніки запису і відтворення високочастотних сигналів, і може бути використаний для реєстрації та аналізу швидкоплинних процесів і високошвидкісних інформаційних потоків Відомий електронно-променевий пристрій для запису і відтворення високочастотної інформації (Авторське свідоцтво СРСР №720503, MnKG 11С 7/00, БИ № 9, 1980 - аналог), що містить блок введення високочастотного сигналу і блок пам'яті, виконаний у виді вакуумного балона, всередині якого розміщені електронна гармата з термокатодом і п'єзодіелектрична мішень з двома зустрічноштировими перетворювачами для подачі і знімання електричного сигналу У цьому пристрої запис здійснюється за рахунок фіксації електронним пучком біжучої по п'єзодіелектричній мішені поверхневої акустичної хвилі (ПАХ), що збуджується вхідним зустрічноштировим перетворювачем В п'єзодіелектрику ПАХ супроводжується хвилею електричного поля, що біжить із тією ж швидкістю Це електричне поле приводить до перерозподілу по поверхні п'єзодіелектричної мішені вторинних електронів, що утворюються при опромінюванні мішені електронним променем Вторинні електрони групуються ВІДПОВІДНО до миттєвої картини електричного поля і захоплюються пастками на поверхні мішені В результаті на поверхні кристала п'езодіелектрика виникає фіксований розподіл заряду з просторовою періодичністю акустичної хвилі, тобто фіксується електростатичне «зображення» поверхневої акустичної хвилі При повторному опромінюванні поверхні мішені електронним пучком відбувається компенсація електричних полів, обумовлених неоднорідним розподілом у поверхневих пастках вторинних електронів, що приводить до генерації акустичної хвилі з тією ж частотою і фазою, як і у первинної ПАХ При цьому з вихідного електроакустичного перетворювача знімається точна копія вхідного сигналу Однак, унаслідок відомих важкостей в одер О 00 о ю 50847 жанні наносекунд них імпульсів електронного опромінювання великої поверхні мішені, частота сигналів, що записуються, і динамічний діапазон цього пристрою обмежені Крім того, через термо-1 фотоіонізацію електронних пасток на поверхні п'єзодіелектричної мішені, викликаної випромінюванням термокатода електронної гармати, відбувається часткове стирання інформації, що також погіршує динамічний діапазон відомого пристрою Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, по технічній суті й ефекту, що досягається, є пристрій для запису і відтворення високочастотних сигналів (авторське свідоцтво СРСР № 1128812, МПК G11C 7/00, БИ № 45, 1984 - прототип) Відомий пристрій містить блок введення високочастотних сигналів, джерело світла у виді імпульсного лазера з коліматором, джерело постійної напруги, блок імпульсного запуску і блок пам'яті, виконаний у виді вакуумного балона з оптично прозорим вікном і електричними виводами, усередині котрого послідовно розміщені плоский фотокатод, оптично сполучений за допомогою зазначеного вікна з джерелом світла, прискорююча сітка і п'єзодіелектрична мішень із розташованими на и робочій поверхні вхідним і вихідним зустрічноштировими електроакустичними перетворювачами Блок введення високочастотних сигналів через виводи балона підключений до вхідного перетворювача п'єзодіелектричної мішені Джерело постійної напруги підключене до фотокатоду і прискорюючої СІТКИ Запис високочастотного сигналу здійснюється імпульсним електронним опроміненням ПАХ, що поширюється по п"єзодіелектричній мішені Імпульсне випромінювання електронного потоку утворюється за рахунок опромінювання світловим спалахом лазера поверхні фотокатода при спрацьовуванні блока імпульсного запуску лазера Прискорююча сітка прискорює електронний потік до рівня необхідної енергії опромінювання робочої поверхні мішені Фіксування електроакустичної хвилі і II зчитування відбувається так само, як і в пристроі-аналогу Недоліком прототипу є необхідність забезпечення високої ЩІЛЬНОСТІ електронного потоку з фотокатода в імпульсі, що може привести до скорочення терміну служби фотокатода Другим недоліком відомого пристрою є його складність , тому що воно вимагає застосування громіздкого імпульсного лазера і коліматора, що розсіює світловий спалах лазера по поверхні фотокатода В основу запропонованого винаходу покладене завдання створення пристрою для реєстрації високочастотних сигналів із високою надійністю роботи і можливістю простого конструктивного виконання Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для запису і відтворення високочастотних сигналів, що містить блок введення високочастотних сигналів, джерело світла, джерело постійної напруги, блок імпульсного запуску і блок пам'яті, виконаний у виді вакуумного балона з оптично прозорим вікном і виводами, усередині якого розміщені плоский фотокатод, оптично сполучений за допомогою зазначеного вікна з джерелом світла і підключений за допомогою ВІДПОВІДНОГО виводу балона до мінусової клеми джерела постійної напруги, і п'єзодіелектрична мішень із розташованими на и робочій поверхні вхідним і вихідним зустрічно-штирьовими електроакустичними перетворювачами, перший із яких через виводи балона підключений до блока введення високочастотних сигналів, згідно до винаходу, у вакуумному балоні між фотокатодом і робочою поверхнею п'єзодіелектричної мішені встановлений вторинноелектронний помножувач з вхідним і вихідним електродами, підключеними за допомогою виводів балона до блока імпульсного запуску, при цьому вивід вхідного електрода зазначеного помножувача під'єднаний також і до плюсової клеми джерела постійної напруги Введення в пристрій для реєстрації високочастотних сигналів вторинно-електронного помножувача, що сприймає електронний потік від фотокатода, дозволяє знизити вимоги до рівня густини фотоемісм електронів із робочої поверхні фотокатода, тому що основне навантаження по створенню щільного електронного потоку, необхідного для запису, переноситься в запропонованому пристрої з фотокатода на вторинно-електронний помножувач, який, як відомо, підсилює падаючий на нього електронний потік у сотні і, навіть, тисячу разів Будучи підключеним до блока імпульсного запуску, вторинно-електронний помножувач забезпечує генерацію імпульсу електронів, достатнього для фіксації електроакустичної хвилі, що біжить по п"єзодіелектричній мішені Вторинно-електронний помножувач виконує в запропонованому технічному рішенні також і роль прискорюючої сітки, прискорюючи електрони до необхідної енергії ФІЗИЧНІ процеси, що відбуваються при запису і відтворенні в пристрої, що заявляється, такі ж, як в аналогу і прототипі Розміщення фотокатода на внутрішній поверхні оптичного вікна або на вхідному електроді вторинно-електронного помножувача спрощує конструкцію пристрою На Фіг схематично зображений найбільш кращий варіант конкретного виконання пристрою, що заявляється Пристрій для реєстрації високочастотних сигналів містить блок введення високочастотних сигналів 1, джерело світла 2, джерело постійної напруги 3, блок імпульсного запуску 4 і блок пам'яті, виконаний у виді вакуумного балона 5 з оптично прозорим вікном 6 і електричними виводами 7 - 1 4 Усередині балона 5 розміщені плоский фотокатод 15, оптично сполучений за допомогою вікна 6 із джерелом світла 2, і п'єзодіелектрична мішень 16 із розташованими на и робочій поверхні, зверненої до фотокатода 15, вхідним 17 і вихідним 18 зустрічно-штирьовими електроакустичними перетворювачами Блок введення високочастотних сигналів 1 через електричні виводи 10 і 11 балона 5 підключений до вхідного перетворювача 17 п'єзодіелектричної мішені 16 Вивід 7 фотокатода 15 під'єднаний до мінусової клеми 19 джерела постійної напруги З У проміжку між фотокатодом 15 і робочою поверхнею мішені 16 у балоні 5 встановлений вторинно-електронний помножувач 20, що має вхідний 21 і вихідний 22 електроди, які через виводи 8 і 9 балона 5 50847 під'єднані до блока імпульсного запуску 4, при цьому вивід 8 вхідного електрода 21 помножувача 20 піц'єднаний також і до плюсової клеми 23 джерела постійної напруги З У розглянутому конкретному варіанті виконання пристрою, що заявляється, фотокатод 15 нанесений безпосередньо на внутрішню поверхню оптично прозорого вікна 6 Електричні виводи 13 і 14 у корпусі балона 5 служать для знімання високочастотного сигналу, записаного пристроєм Описаний пристрій для реєстрації високочастотних сигналів працює наступним способом Джерело світла 2, встановлене перед оптичним вікном 6, рівномірно засвічує фотокатод 15 Фотоелектрони, емітовані їм, прискорюються різницею потенціалів, створюваної джерелом постійної напруги 3, і поступають на вхід вторинноелектронного помножувача 20, тобто, на його вхідний електрод 21, що підсилює падаючий на нього електронний потік за рахунок того, що його коефіцієнт вторинної електронної емісії більше одиниці При подачі позитивного імпульсу напруги у дуже малою тривалістю (порядку 10 10 с) від блока імпульсного запуску 4 на вихідний електрод 22 помножувача 20 електронний потік у виді електронного спалаху пропускається вихідним електродом 22 і опромінює робочу поверхню п'єзодіелектричної мішені 16 В момент такого короткого опромінення досягається фіксація ПАХ, що несе високочастотну інформацію, яка надходить від блока введення високочастотних сигналів Фіксація хвилі здійснюється за рахунок перерозподілу на поверхні мішені вторинних електронів, що генеруються цією поверхнею при Імпульсному опроміненні мішені первинними електронами від помножувача Перегрупування вторинних електронів здійснюється ВІДПОВІДНО до миттєвої картини електричного поля ПАХ, яка є на мішені в момент и імпульсного опромінення потоком електронів Вторинно-електронний помножувач виконаний у вигляді канального електронного помножувача наскрізної дії, який представляє собою скляну планшайбу з наскрізними мікроотворами (мікроканальну пластину - МКП) Як матеріал планшайби може використовуватись, наприклад, високосвинцевисте скло, зпечене у водні Планшайба містить велику КІЛЬКІСТЬ наскрізних коаксіальних каналів (отворів), внутрішня поверхня яких покрита матеріалом з великим коефіцієнтом вторинної електронної емісії, наприклад, окис, магнію На вхідному і вихідному торцях планшайби напилені металізовані електроди, на які подається різниця потенціалів 1-2,5кВ, яка прискорює і розмножує електрони, що проходять по каналам Коефіцієнт підсилення по струму (коефіцієнт розмноження електронів в каналі) може досягати 10-10 Технологія виготовлення канального електронного помножувача полягає в витягуванні пучка циліндричних скляних трубок діаметром біля ЮОмкм і зпіканні їх в блоки Склоблоки потім розрізають на планшайби, при цьому ВІСІ каналів розташовують по відношенню до ВІСІ електронно-оптичного приладу під кутом декілька градусів, щоб забезпечити опромінення вхідними електронами внутрішньої поверхні каналів Зчитування зафіксованої в такий спосіб інформації досягається за рахунок повторного імпульсного опромінення мішені електронним потоком від помножувача, в результаті якого відбувається замикання «зафіксованого» зарядного рельєфу на поверхні мішені і «вивільнення» акустичної хвилі, що несе записаний сигнал Ця хвиля, проходячи через вихідний зустрічно-штирьовий перетворювач мішені, відтворює в ньому записаний електричний сигнал, який знімається з ВІДПОВІДНИХ електричних виводів в корпусі вакуумного балона Пристрій, що заявляється, дозволяє робити багаторазове зчитування записаного сигналу шляхом регулювання потужності електронного імпульсу зчитування 50847 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71