Видикон

Видикон – телевизионная передающая трубка, в которой используется явление внутреннего фотоэффекта. Видикон конструктивно прост и имеет малые габариты.

1 − стеклянная планшайба, 2 − кольцевой вывод (электрод) сигнальной пластины, 3 − фотопроводник, 4 − стеклянная колба, 5 – катод со спиралью накала, 6 − модулятор, 7 − первый анод, 8 – второй анод, 9 − выравнивающая мелкоструктурная сетка, 10 − электронный пучок, 11 − фокусирующая катушка, 12 − отклоняющие катушки, 13 − корректирующая катушка.

В цилиндрической трубке размещён электронный прожектор, создающий электронный пучок небольшого диаметра (15—30 мкм) при токе порядка долей или единиц микроампер. Для фокусировки и отклонения электронного луча в видиконе используются электростатические или магнитные поля. Одним из важнейших узлов видикона является фотопроводящая мишень, которая содержит т. н. сигнальную пластину (прозрачную металлическую плёнку со стороны проецируемого изображения) и расположенный на ней со стороны электронно-оптической системы фотопроводящий слой. Вследствие непрерывного сканирования рабочей поверхности мишени электронным лучом фотопроводящий слой всегда заряжен. Элементарные участки мишени, равные по площади сечению луча, заряжаются лучом в моменты их коммутации. В остальное время — до следующего прихода луча в ходе развёртки (то есть практически в течение всего кадра) — данный участок мишени разряжается. Скорость разряда зависит от освещённости. Чем больше освещённость участка изображения, тем меньше сопротивление фотопроводника и тем быстрее происходит его разряд.

К моменту прихода луча потенциал мишени в различно освещённых участках неодинаков (на мишени образуется потенциальный рельеф), соответственно неодинаков и заряд этих участков. Заряд, «высаживаемый» на поверхность мишени в момент коммутации, в силу электростатического отталкивания выводит во внешнюю цепь такой же по величине заряд из сигнальной пластины. Заряд, теряемый мишенью в течение кадра, равен заряду, получаемому ею в момент коммутации. Т. о., в цепи сигнальной пластины протекает ток, значение которого однозначно связано с распределением освещённости по поверхности мишени.

Д о с т о и н с т в а видикона: высокая чувствительность, конструктивная простота, малые габариты, достаточно высокое отношение сигнал/шум.

Н е д о с т а т к и видикона: инерционность (т.е. генерация видеосигнала после прекращения освещения); ограниченная разрешающая способность (из-за малого размера мишени); спад глубины модуляции к краям мишени (из-за неперпендикулярности падения пучка на ее краях).

7. Фотоэффект, ФЭП, ПЗС с кадровым переносом.

Фотоэффе́ кт — это испускание электронов веществом под действием света (или любого электромагнитного излучения). Выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Законы внешнего фотоэффекта:

1й закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально интенсивности света.

2й закон фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν ₀ (или максимальная длина волны λ ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν ₀, то фотоэффект уже не происходит.

Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905 году Эйнштейном. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: h ν = A_out + W_e, где W_e — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.

формула Эйнштейна для фотоэффекта:

Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости.