Розділ 2.
Дослідження вузлів сканування піровідиконних тепловізійних камер
2.1 Особливості роботи фокусуючо-відхилювальної системи піровідикона
Як уже згадувалося вище, конструктивно піровідикони аналогічні відиконам, а їх
просторова роздільна здатність є далеко нижчою від такої у відиконах, тому
сумісно з піровідиконами застосовують відиконні ФВС, а аналіз особливостей їх
роботи сумісно з піровідиконами раніше не проводився. Проте такий підхід не
можна вважати виправданим, оскільки піровідикони суттєво відрізняються від
відиконів, зокрема, за режимом роботи. Крім того, вимоги до параметрів
скануючого електронного пучка (зокрема до його ортогональності до мішені) в
піровідиконі загалом мають бути вищими за такі у відиконі через малу глибину
потенціального рельєфу та високу комутаційну інерційність, що накладає певні
додаткові вимоги на піровідиконні ФВС.
Як показано вище (див. §1.1), однією з головних відмінностей роботи
піровідикона від відикона є необхідність формування п’єдесталу. Створення
п’єдесталу ВЕМ методом передбачає введення додаткової фази сканування мішені в
РШЕ, під час якої потенціал катода знижують з 0 В до –70...–100 В (Рис. 1.3)
[54, 75, 134, 137, 138], що складає 35-40% величини анодного потенціалу. Отже,
в найбільш уживаному режимі роботи в піровідиконі фактично формуються два
суттєво різні растри: растр зчитування та растр п’єдесталу [5, 54, 118, 121,
134]. Відомі також і складніші, багатофазові режими роботи піровідикона [5, 39,
43, 57], в яких, відповідно, формується більше двох растрів.
Неоднорідність п’єдесталу спричинює просторову нерівномірність чутливості [104]
та складність виділення інформаційної складової з повного відеосигналу, що є
сумою та струму п’єдесталу , причому >> [54, 134]. Серед досліджених причин
неоднорідності п’єдесталу можна насамперед зазначити просторову неоднорідність
по полю мішені коефіцієнта вторинної емісії , нелінійність зворотного ходу
рядкової розгортки та порушення ортогональності електронного променя до мішені
(переважно на краях мішені) [54, 118, 134]. Пропонуються різні методи корекції
цих впливів [10, 19, 33, 34, 43, 100, 139]. Однією із недостатньо вивчених
причин неоднорідності п’єдесталу є неузгодженість растрів зчитування та
п’єдесталу в просторі (за розмірами, положенням та орієнтацією) та в часі (за
послідовністю фаз сканування для кожної точки мішені). Зокрема, в роботі [52]
звернуто увагу на той факт, що при формуванні п’єдесталу під час зворотного
ходу рядкової розгортки (аналогової), рядки растра п’єдесталу не збігаються з
рядками растра зчитування і можуть викликати неоднорідність п’єдесталу вздовж
рядка растра зчитування (яку в дисертаційній роботі пропонується називати
растровою, оскільки вона спричинюється накладанням двох неідентичних растрів).
Для усунення растрової неоднорідності п’єдесталу автори роботи [52] пропонують
застосувати дискретну кадрову розгортку. Проте, такий захід загалом є
недостатнім, оскільки почергова робота піровідикона в РШЕ та РПЕ обумовлює
відмінність растрів зчитування та п’єдесталу незалежно від типу використаної
розгортки. Вкажемо причини таких відмінностей.
На Рис. 2.1 наведено спрощену схему електронно-оптичної системи піровідикона
для типового випадку використання ФВС із суміщенням полів (СП) фокусування і
відхилення (а) і схематично показано розподіл потенціалу на його осі (б) в РПЕ
(суцільна лінія) та РШЕ, реалізованого зменшенням потенціалу катода (пунктирна
лінія) чи збільшенням потенціалу сітки (штрихпунктирна лінія). Як видно, в РШЕ,
реалізованим зміною потенціалу катоду, змінюється розподіл потенціалу вздовж
осі ПВ (у зоні катод – анодна діафрагма) та зростає швидкість електронів, яка
пропорційна різниці потенціалів анод – катод у значній за розмірами зоні
фокусування/відхилення електронного пучка. Це призводить до зміни режиму роботи
ФВС за відхиленням та фокусуванням, а відтак – до неідентичності формованих
растрів. Відмінність растрів піровідикона за розмірами та орієнтацією
призводить до таких основних наслідків:
Рис. 2.5. Спрощена схема ЕОС піровідикона (а) та розподіл потенціалу вздовж
його осі (б) в РПЕ та в РШЕ (позначення зі штрихом): , - потенціал анода; , -
потенціал катода; , - потенціал сигнальної пластини; , - енергія (швидкість)
електронів в РШЕ при зміні режиму за катодом та сигнальною пластиною,
відповідно.
* Дефокусування растра п’єдесталу. Загалом, ефект позитивний, оскільки
очевидно, що він зменшує растрову неоднорідність та шуми п’єдесталу. Проте, при
використанні ФВС із СП, що працює на фокусі вищого порядку, можливе точне
фокусування растра п’єдесталу на проміжному фокусі. В цьому випадку накладання
неідентичних растрів спричинить появу муару.
* Через зміну режиму роботи ФВС можуть мати місце значні геометричні та
нелінійні спотворення растра п’єдесталу, що погіршить загальну однорідність
п’єдесталу.
* Відмінність растрів за розмірами призводить до неповного використання площі
растра зчитування чи растра п’єдесталу. В першому випадку зменшиться число
елементів розкладу зображення, зросте комутаційна інерційність та смуга частот
відеосигналу, а в другому – зросте растрова неоднорідність п’єдесталу за
рахунок збільшення кроку між рядками.
* В окремих зонах мішені можливе порушення просторово-часової послідовності фаз
сканування, що викличе погіршення ефективності багатофазових методів
сканування мішені, описаних в роботах [19, 33, 34].
Тому, з точки зору виявлення можливості поліпшення показників ПВТК важливо
проаналізувати відмінності растрів для можливих варіантів ФВС.
Потрібно зауважити, що РШЕ може бути реалізований і шляхом збільшення
потенціалу сигн
- Київ+380960830922