![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
ТВ проекторы на квантоскопах
Квантоскоп это лазерный кинескоп. В отличие от обычного в лазерном кинескопе вместо люминофорного экрана имеется полупроводниковая монокристаллическая пластина, выращенная и обработанная по особой технологии. При соответствующем выборе параметров электронного пучка и пластины в ней создаются условия для генерирования и усиления света. В процессе сканирования пучком каждый участок пластины, излучающий свет, фактически представляет собой миниатюрный полупроводниковый лазер. При воздействии на пластин}' быстрых электронов пучка, электроны валентной зоны атомов кристалла с энергией Ев приобрета-
ют дополнительную энергию и переходят в зону проводимости Еп, создавая в валентной зоне дырки. Через некоторое время, стремясь занять уровни с наименьшей энергией, эти электроны рекомбини-руют, возвращаясь в валентную зону и испуская при этом квант энергии. Подбирая полупроводники с различной шириной запрещенной зоны АЕ = Еп - Ев, можно получить различную длину волны излучаемого света. Например, некоторые кристаллы селенида кадмия светятся красным светом, сульфида кадмия - зеленым, селенида цинка - синим. Пучок электронов имеет энергию несколько десятков кэВ. Взаимодействуя с атомами кристаллической решетки, он рассеивается. Глубина проникновения электронов в полупроводник < 10 мкм. Найдено, что для образования электронно-дырочной пары электрон должен обладать энергией, большей или равной ЗДЕ. Часть приобретенной кинетической энергии электрона (ДЕ) излучается в виде кванта света, а остальное - потери энергии электронного пучка, связанные с нагревом полупроводника, с отражением и выходом электронов наружу. Более точные расчеты показывают, что максимальный КПД полупроводникового лазера с электронным возбуждением может достигать ~ 26%. Для возбуждения лазерной генерации необходимо создать условие многократного прохождения светом усиливающей среды. С этой целью на противоположные стороны полупроводниковой пластины наносят отражающие покрытия, т.е. создают оптический резонатор. При этом электронный пучок может подаваться в резонатор как сквозь одно из зеркал (продольная накачка), так и через боковую поверхность параллельно зеркалам (поперечная накачка). При многократном прохождении усиленным светом резонатора происходит сужение частотного спектра излучения. Это связано с возникновением наибольшего числа фотонов на частоте оптического излучения, которой соответствует максимальное усиление, что приводит к монохроматичности излучения. Так как одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным, го через него будет выходить направленный монохроматический лазерный пучок. Пороговая плотность тока пучка электронов, при которой выполняется условие генерации, для большинства лазерных полупроводников составляет несколько ампер на квадратный сантиметр, а рабочая - 100... 150 А/см2. При таких значениях плотности тока возникает сильный нагрев мишени. Это создает определенные трудности в практическом применении квантоскопа. Для исключения перегрева и разрушения мишени ее необходимо активно охлаждать, что достигается установкой лазерной пластины на сапфировую подложку, охлаждаемую жидким азотом или полупроводниковым холодильником. Основными элементами квантоскопа, как видно из рис.4.18, являются: катодный узел 1 с точечным источником электронов 2, электростатический модулятор интенсивности пучка 3, короткофокусная магнитная линза 4, электромагнитная отклоняющая система 5, холодильник 6, полупроводниковая лазерная мишень 7, анод 8, диафрагма 9. Все основные элементы квантоскопа размещены в металлическом корпусе 10, который одновременно служит защитой от рентгеновского излучения. При работе устройства в промежутке анод - катод происходит ускорение электронов ггучка, поступающих затем в зазор между пластинами электростатического модулятора 3. На пластины моду- -лятора подано регулируемое напряжение, вызывающее отклонение пучка электронов. При подаче на модулятор видеосигнала происходит изменение величины электрического поля между пластинами, а следовательно, и величины отклонения. В результате пучок через отверстие диафрагмы 9 проходит частично или полностью, получая модуляцию по интенсивности. Далее пучок электронов фокусируется магнитной линзой 4 и отклоняется электромагнитной отклоняющей системой 5. Полученное на лазерной мишени ТВ изображение объективом 11 проецируется на экран большого размера 12. В одном из вариантов лазерного проектора на квантоскопе, разработанного в ФИАН, при изображении на полупроводниковой пластине размером 17 х 13 мм и использовании объектива «Гелиос - 22» максимальная площадь изображения на экране достигала 6 м2. Разрешение в центре экрана составляло 600, а на краях - 400 твл. Число воспроизводимых градаций яркости по 10-польному клину было равно 8. Средняя мощность светового излучения достигала 3 Вт при КПД преобразования (15...20)%. Возможен вариант лазерного проектора на квантоскопе с однострочным сканированием при возбуждении мишени через боковую поверхность. В этом случае вертикальная развертка может осуществляться с помощью механического устройства, например, вращающейся стеклянной призмой, а горизонтальная - с помощью электромагнитной отклоняющей системы квантоскопа. Основные недостатки квантоскопа: необходимость применения высокого ускоряющего напряжения, вакуумной откачки и охлаждения лазерной мишени, наличие спекловой структуры в изображении.
|