Глава 4. 2. Приемные устройства

К приемным устройствам света в современной технике относят телевизионные труб- ки, твердотельные матрицы и фотографические материалы.

Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка (телевизионная трубка) - электровакуумный при- бор, преобразующий электрические сигналы в световые. В строгом смысле, электронно- лучевыми трубками называют ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых яв- ляется кинескоп.

 

Собирательные:

1 — двояковыпуклая

2 — плоско- выпуклая

3 — вогнуто- выпуклая

Рассеивающие:

4 — двояковогнутая

5 — плоско-вогнутая

6 — выпукло-вогнутая (отрицательный мениск)

Рис.4.3. Виды линз

Принцип работы электронно-лучевой трубки основан на испускании электронов из ка- тода, нагреваемый нитью накала (электронная пушка). Электрон, пройдя через слож- ную систему фокусировки (отклоняющая система), попадает на экран, покрытый люми-

 

нофором. От бомбардировки электронами люминофор светится, и, быстро переме- щающееся пятно переменной яркости, создаёт на экране изображение.

Принципиальное устройство электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) представлено на рис.4.4.

Обозначение отечественных ЭЛТ состоит из четырёх элементов:

· Первый элемент: число, указывающее диагональ прямоугольного либо диаметр круг- лого экрана в сантиметрах

· Второй элемент: ЛК — кинескоп, ЛО — трубка осциллографическая

· Третий элемент: число, указывающие номер модели данной трубки с данной диаго- налью

· Четвёртый элемент: буква, указывающая тип покрытия экрана: Ц — мозаичный цвет- ной, Б — белого свечения, И — зелёного свечения.

В особых случаях к обозначению может добавляться пятый элемент, несущий допол- нительную информацию.

Для примера: 50ЛК2Б — кинескоп с диагональю экрана 50 см, вторая модель, белого свечения. 3ЛО1И — осциллографическая трубка с диаметром экрана зелёного свечения 3 см, первая модель.

1 - отклоняющая система, 2 - электронный луч, 3 - сердечник, 4 - лю-

минофор, 5 - нить накала, 6 - графит, 7- высоковольтное гнездо, 8 -

катод, 9 - баллон, 10 - экран, 11- сердечник, 12 - модулятор, 13 - выво- ды, 14 - анод.

Рис.4.4. Устройство кинескопа

 

Твердотельные матрицы

Наиболее широко используемым современным средством приема и обработки (пре- образования) оптического излучения является ПЗС-матрица (сокр. от «прибор с з аря- довой с вязью») или CCD-матрица (сокр. от англ. - «Charge-Coupled Device») — специа- лизированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС.

ПЗС-матрица состоит из поликремния (диоксид кремния), отделённого от кремниевой подложки (рис.4.5), у которой при подаче напряжения через поликремневые затворы из- меняются электрические потенциалы вблизи электродов (напряжение).

Далее комбинация напряжений на электродах создаёт потенциальную яму, в которой могут накапливаться электроны, образовавшиеся в данном пикселе матрицы в результа- те воздействия света при экспонировании. Чем интенсивнее световой поток во время экспозиции, тем больше накапливается электронов в потенциальной яме, соответствен- но тем выше итоговый заряд данного пикселя. После экспонирования последовательные изменения напряжения на электродах формируют в каждом пикселе и рядом с ним рас- пределение потенциалов, которое приводит к перетеканию заряда в заданном направ- лении, к выходным элементам матрицы.

В настоящее время ПЗС–матрицы широко используются в современной технике, на- чиная от фотокамер, встроенных в телефон, до профессиональных цифровых видеока-

 

мер. Для примера, на рис. 4.6 показано использование ПЗС–матрицы в цифровой видео- камере.

 

Рис.4.5. Общее устройство и принцип работы ПЗС-матрицы

Рис. 4.6. Принципиальная схема использования ПЗС-матрицы в видеокамере

 

Фотографические материалы

В технике и в повседневной жизни под фотографическими материалами подразуме- вают расходные светочувствительные материалы для фотографии - фотоплёнка, фото- пластинка, фотобумага и т. п. Светочувствительные материалы — химические со- единения, вещества, биологические светочувствительные материалы, которые под дей- ствием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства. Термин употребляется также для сочета-

ния собственно светочувствительного материала (например, галогенида серебра) с его носителем (эмульсионные слои и полимерная подложка в случае фотоплёнки, бумажная подложка фотобумаги), если они применяются в фотографическом или ином процессе как единое целое (рис.4.7).

Важнейшей характеристикой фотографических материа- лов является светочувствительность к свету. Разли- чают три типа светочувствительности фотоматериалов: низкочувствительные, среднечувствительные и

Рис.4.7. Сечение фотопленки

Высокочувствительные.