JPH0824037B2 - Image conversion tube by slit scanning - Google Patents
Image conversion tube by slit scanningInfo
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- JPH0824037B2 JPH0824037B2 JP60049468A JP4946885A JPH0824037B2 JP H0824037 B2 JPH0824037 B2 JP H0824037B2 JP 60049468 A JP60049468 A JP 60049468A JP 4946885 A JP4946885 A JP 4946885A JP H0824037 B2 JPH0824037 B2 JP H0824037B2
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- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
- H01J31/501—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system
- H01J31/502—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system with means to interrupt the beam, e.g. shutter for high speed photography
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、スリット走査による像変換管に関するもの
である。The present invention relates to an image conversion tube by slit scanning.
極度に短かい露光時間を有する像の記録は非常に短か
い光現象の期間にわたって現像外観のプロットを可能に
する。したがって、高速電子映画撮影法は広範な研究に
かつ弾道学、生体細胞の研究、レーザに関連づけられる
実験等のごとき多様な分野に適用される。The recording of images with extremely short exposure times allows plotting of the developed appearance over a period of very short light events. Therefore, high-speed electronic cinematography is applicable to a wide range of research and in various fields such as ballistics, biological cell research, and laser-related experiments.
スリットカメラは調査されるべき現象の単次元像の光
レベルの時間的変化を写真記録することができる。調査
されるべき現象の像は、光電陰極から離れて、制御電
極、加速電極、収束電極、一対の偏向子および電子増倍
器と関連づけられる光放出スクリーンを有する通常の像
変換管の光電陰極上に形成される。The slit camera is capable of photographic recording the temporal change in light level of a one-dimensional image of the phenomenon to be investigated. The image of the phenomenon to be investigated is separated from the photocathode, on the photocathode of a conventional image conversion tube having a light emitting screen associated with a control electrode, an accelerating electrode, a focusing electrode, a pair of deflectors and an electron multiplier. Is formed.
光電陰極の感光層の各点に放出された電子の数は局部
的に印加された光レベルに比例する。電子は加速されか
つ例えば可視像が形成される蛍光スクリーンの位置に収
束される。変換管が使用中でないとき、電子は制御電極
に印加された負電位によって光電陰極において遮断され
るかまたは閉止電極によって偏向されかつ次いで他の電
極によって遮断される。The number of electrons emitted at each point of the photosensitive layer of the photocathode is proportional to the locally applied light level. The electrons are accelerated and focused, for example, at the location of the phosphor screen where a visible image is formed. When the converter tube is not in use, the electrons are blocked at the photocathode by the negative potential applied to the control electrode or deflected by the closing electrode and then blocked by the other electrode.
スリットカメラにおいて、光電陰極に発生された像は
狭いスリットによって画成され、その像はスクリーン上
に形成され、スリットの像の動きは走査信号を偏向光学
系の偏向子に印加することによって得られる。走査軸に
沿って変換管の射出窓上での輝度の変化は検査されるべ
き光現象の時間関数として観察される。同一現象の空間
的変化は走査軸に直交する軸線に沿って、すなわちスリ
ットの長手方向に沿って記録される。In a slit camera, the image generated on the photocathode is defined by a narrow slit, the image is formed on the screen, and the movement of the image of the slit is obtained by applying a scanning signal to the deflector of the deflection optical system. . The change in brightness along the scan axis on the exit window of the converter tube is observed as a function of the light phenomenon to be examined. Spatial variations of the same phenomenon are recorded along an axis perpendicular to the scan axis, ie along the length of the slit.
1974年9月13日付で出願されたフランス特許第743113
6号において、本出願人は電子ビームが偏向平面または
時間平面においてかつ空間平面において独立して収束さ
れるスリット走査による像変換管を開示した。したがっ
て、スクリーン上でのスリット像の変化は促進される。
第1a図および第1b図はこの発明によるスリット走査によ
る像変換管における平面空間(スリットの最大寸法に対
し平行)および偏向平面(スリットと直交)において電
子ビームの形状をそれぞれ概略的方法で示す。French Patent No. 743113, filed September 13, 1974
In No. 6, Applicant disclosed an image conversion tube with slit scanning in which the electron beam is independently focused in the deflection plane or the time plane and in the spatial plane. Therefore, the change of the slit image on the screen is promoted.
1a and 1b show, in a schematic way, the shape of the electron beam in the plane space (parallel to the maximum dimension of the slit) and the deflection plane (orthogonal to the slit) in the slit scanning image conversion tube according to the present invention.
第1a図は光電陰極2とスクリーン4との間の空間平面
における電子ビームの形状を示す。前記平面において、
スリット像は電極6および8によって実現される収束レ
ンズによって得られ、前記像スクリーン4上にまたはマ
イクロチャンネルウエハ10上に電子増倍器を有する出口
装置内で形成される。好ましくは、使用される収束レン
ズは、1次収差がないため、空間平面に主要な歪みを導
かない利点を有する4極子レンズである。空間平面内の
電子ビームの通路は符号12を有する。FIG. 1a shows the shape of the electron beam in the space plane between the photocathode 2 and the screen 4. In the plane,
The slit image is obtained by a converging lens realized by electrodes 6 and 8 and is formed on the image screen 4 or on the microchannel wafer 10 in an exit device with an electron multiplier. Preferably, the converging lens used is a quadrupole lens, which has the advantage that it does not introduce a major distortion in the spatial plane, since it has no first order aberrations. The electron beam path in the spatial plane has the reference number 12.
第1b図は変換管偏向手段および偏向平面における電子
ビームの通路を示す。光電陰極2とスクリーン4との間
に加速電極14、偏向平面内の発散レンズを形成する4極
子レンズの電極16および18、偏向および収束レンズ20お
よび選択的にマイクロチャンネルウエハ10が連続して配
置される。FIG. 1b shows the converter tube deflection means and the electron beam path in the deflection plane. An accelerating electrode 14, a quadrupole lens electrodes 16 and 18 forming a diverging lens in a deflecting plane, a deflecting and converging lens 20, and optionally a microchannel wafer 10 are continuously arranged between the photocathode 2 and the screen 4. To be done.
偏向および収束光学系は三対のプレート22,24および2
6からなる。その長さが技術的理由で制限される従来の
変換管において、この構造は電子ビームの歪みを低減す
るのを助けるスクリーンから離して偏向電極の物理的移
動を可能にした。しかしながら、この構造はビームの収
束および偏向を独立して最適化するのは不可能であると
推論される。The deflecting and focusing optics consist of three pairs of plates 22, 24 and 2
It consists of 6. In conventional conversion tubes, whose length is limited for technical reasons, this structure allowed the physical movement of the deflection electrodes away from the screen, which helps reduce the distortion of the electron beam. However, it is inferred that this structure does not allow independent optimization of beam focusing and deflection.
本発明の目的は偏向平面においてビームの収束および
偏向を分離することである。従来技術に比して、これは
ビーム偏向感度の改善を可能にする。The object of the invention is to separate the focusing and the deflection of the beam in the plane of deflection. Compared to the prior art, this allows an improved beam deflection sensitivity.
第1b図において、4極子レンズプレート16,18の出口
において発散する電子ビーム30が前記収束および偏向光
学系に衝突しないように、収束および偏向光学系20の入
口にダイアフラム28を設けることが必要である。これに
より電子ビーム30の拡巾部分が遮断される。拡巾部分は
ダイアフラム28の大きさによってそして空間平面におい
てスクリーン上にスリットの像を発生するために調整さ
れる4極子レンズによって生成される発散によって依存
する。In FIG. 1b, it is necessary to provide a diaphragm 28 at the entrance of the focusing and deflecting optical system 20 so that the electron beam 30 diverging at the exit of the quadrupole lens plates 16 and 18 does not collide with the focusing and deflecting optical system. is there. As a result, the widened portion of the electron beam 30 is blocked. The widening depends on the size of the diaphragm 28 and the divergence produced by the quadrupole lens tuned to produce the image of the slit on the screen in the spatial plane.
本発明は、4極子レンズを出るビームの幅を制御しか
つその結果遮断される拡巾部分の大きさを制限するため
に4極子レンズの上流側、偏向平面内に収束平面レンズ
を加えることを提案する。The present invention provides for the addition of a converging plane lens upstream of the quadrupole lens, in the plane of deflection, to control the width of the beam exiting the quadrupole lens and thus limit the size of the widened portion that is blocked. suggest.
4極子レンズの上流側および下流側の偏向平面内の2
つの収束平面レンズの存在は、スクリーン上にスリット
像を示すことができるように2つのレンズの考え得る多
数の設定組合せを導く。これらの種々の設定は集められ
る電子ビームまたはスクリーン上のビーム経路の厚さ、
すなわち偏向子に入るビーム幅に依存する解像度を固定
にする。2 in the deflection plane upstream and downstream of the quadrupole lens
The presence of one converging plane lens leads to many possible setting combinations of the two lenses so that a slit image can be shown on the screen. These various settings determine the thickness of the electron beam to be collected or the beam path on the screen,
That is, the resolution that depends on the beam width entering the deflector is fixed.
したがって、幾つかの用途において、通路の厚さを調
整する為の偏向電流を最適化することができる。逆に、
集められた電子ビームを調整する為に空間軸に沿う位置
の数を最適化することができる。Therefore, in some applications, the deflection current for adjusting the passage thickness can be optimized. vice versa,
The number of positions along the spatial axis can be optimized to adjust the collected electron beam.
このように、本発明は公知のスリット走査による像変
換管の改良でありそして該変換管の時間解像を保持しな
がら、空間解像の改善を可能にする。Thus, the present invention is an improvement of the known slit scanning image conversion tube and enables improved spatial resolution while preserving the temporal resolution of the conversion tube.
したがって、本発明は、とくに、被検光現象によって
供給される光を光電陰極上に集光しかつ電子ビームを放
出するスリットの像をスクリーン上で走査することによ
り急速放出現象を観察するためのスリット走査による像
変換管であって、光電陰極、電子ビームを閉止するため
の制御電極、加速電極および前記加速電極と前記スクリ
ーンとの間に配置された電子ビーム用偏向および収束光
学系を有し、該偏向および収束光学系が、前記スクリー
ン上に前記スリットの最大寸法の像を発生するための第
1電子的手段および該第1電子的手段から独立して、電
子ビームを前記スクリーンの平面内で、前記スリットの
最大寸法に対して直交する方向に収束および偏向するた
めの第2電子的手段からなり、前記第1電子的手段が、
4極子レンズおよび該4極子レンズから出る電子ビーム
の幅を制限して遮断される電子ビームの大きさを制限す
るように前記4極子レンズの上流側の偏向平面内に配置
される第1の収束平面レンズを有し、前記第2電子的手
段が、前記4極子レンズと前記スクリーンとの間に、下
流側に偏向電極が付設された第2の収束平面レンズを有
し、前記第2の収束平面レンズが、前記スクリーン上に
前記スリットの最小寸法の像を形成しかつ前記偏向電極
に入るビームの幅を制限することを特徴とするスリット
走査による像変換管に関する。Therefore, the present invention is particularly suitable for observing a rapid emission phenomenon by scanning on a screen an image of a slit which collects light supplied by a phenomenon to be detected on a photocathode and emits an electron beam. An image conversion tube by slit scanning, comprising a photocathode, a control electrode for closing an electron beam, an accelerating electrode, and an electron beam deflecting and converging optical system arranged between the accelerating electrode and the screen. The deflecting and focusing optics directs an electron beam in the plane of the screen independent of the first electronic means and the first electronic means for producing an image of the maximum dimension of the slit on the screen. And comprises a second electronic means for converging and deflecting in a direction orthogonal to the maximum dimension of the slit, the first electronic means comprising:
A quadrupole lens and a first focusing arranged in the deflection plane upstream of the quadrupole lens so as to limit the width of the electron beam emerging from the quadrupole lens to limit the size of the blocked electron beam. A second converging plane lens having a plane lens, wherein the second electronic means has a second converging plane lens having a deflection electrode provided downstream between the quadrupole lens and the screen; A slit-scan image converter tube, characterized in that a planar lens forms an image of the smallest dimension of the slit on the screen and limits the width of the beam entering the deflection electrode.
したがって、偏向平面内の電子ビームの収束および偏
向は独立している。それゆえ、これら2つの作用の各々
を最適化することができる。Therefore, the focusing and the deflection of the electron beam in the deflection plane are independent. Therefore, each of these two effects can be optimized.
本発明の好適な実施例によれば、偏向電極はビームに
対する偏向感度を改善する伝播ラインを構成する。According to a preferred embodiment of the invention, the deflection electrodes constitute propagation lines which improve the deflection sensitivity to the beam.
以下、本発明を非限定的実施例および添付図面に関連
して詳細に説明する。The present invention will now be described in detail with reference to non-limiting examples and the accompanying drawings.
第2図は本発明による像変換管の実施例を示す。光電
陰極2に入射した光ビーム32は電子ビームに変換され、
該電子ビームは電子放出スリットを構成するスリット34
内で光電陰極2上の図示しない光学系によって一点に集
められる。また、像変換管は加速電極14、第1の収束平
面レンズ36,4極子レンズ38、第2の収束平面レンズ40、
偏向電極42およびスクリーン4からなる。この実施例に
おいて、電子ビームを閉止するための制御電極を有する
管閉止手段は特に図示されていないが、それらは第8図
に関連して説明する。FIG. 2 shows an embodiment of the image conversion tube according to the present invention. The light beam 32 incident on the photocathode 2 is converted into an electron beam,
The electron beam has a slit 34 which constitutes an electron emission slit.
The light is focused on the photocathode 2 by an optical system (not shown). The image conversion tube includes an accelerating electrode 14, a first converging plane lens 36, a quadrupole lens 38, a second converging plane lens 40,
It consists of the deflection electrode 42 and the screen 4. In this embodiment, the tube closing means with control electrodes for closing the electron beam are not specifically shown, but they will be explained in connection with FIG.
通常の方法において、スクリーン上の像は変換管内
(マイクロチャンネル・ウエハ)にかまたは変換管外部
に位置決めされることができる輝度増倍装置によって処
理される。幾つかの場合に、変換管内にある輝度増倍装
置はかなりの背景ノイズを導く。そこで、電荷結合装置
を有するセルマトリクスのごとき、外部輝度増倍装置を
使用するのが好ましい。In the usual way, the image on the screen is processed by a brightness intensifier which can be positioned inside the conversion tube (microchannel wafer) or outside the conversion tube. In some cases, the intensity multiplier in the converter tube introduces significant background noise. Therefore, it is preferable to use an external brightness multiplying device such as a cell matrix having a charge coupled device.
加速電極14は正電源44に接続される。三対のプレート
からなる第1の収束平面レンズ36が電源46に接続され
る。4極子レンズ38の2つの電極6および8は正電源48
に接続される一方、他の2つの対向電極16,18は負電源5
0に接続される。三対のプレートからなる第2の収束平
面レンズ40は電源52にかつ偏向電極42は電源54に接続さ
れる。The acceleration electrode 14 is connected to the positive power source 44. A first converging plane lens 36 consisting of three pairs of plates is connected to a power supply 46. The two electrodes 6 and 8 of the quadrupole lens 38 are the positive power source 48.
While the other two counter electrodes 16 and 18 are connected to the negative power source 5
Connected to 0. The second converging plane lens 40 consisting of three pairs of plates is connected to a power supply 52 and the deflection electrode 42 is connected to a power supply 54.
空間平面xOz内で、スリットの像は4極子レンズの電
極6,8によって形成される収束レンズによって得られ、
前記像はスクリーン4上に形成される。偏向平面yOz内
で、偏向電極42は光電陰極の像をスクリーン4上に時間
軸Oy方向において偏向する。In the spatial plane xOz, the image of the slit is obtained by the converging lens formed by the electrodes 6 and 8 of the quadrupole lens,
The image is formed on the screen 4. In the deflection plane yOz, the deflection electrode 42 deflects the photocathode image on the screen 4 in the time axis Oy direction.
第3a図は光電陰極2とスクリーン4との間の空間平面
内での電子ビームの形状を示す。電極6および8に第2
図の電源48によって印加される電位は、空間平面xOzに
おいて、光電陰極スリットの像が実質上スクリーン4上
に実現されるようになっており、電子ビームは符号56で
示す。FIG. 3a shows the shape of the electron beam in the space plane between the photocathode 2 and the screen 4. Second on electrodes 6 and 8
The potential applied by the power supply 48 in the figure is such that, in the spatial plane xOz, the image of the photocathode slit is substantially realized on the screen 4 and the electron beam is indicated by 56.
第3b図は偏向平面yOzにおける電子ビームの通路を示
す。電子ビーム58は加速電極10によって加速され、かつ
次いで4極子レンズの電極16,18によって発散される前
に第1の収束平面レンズ36によって収束される。次に電
子ビームはスクリーン4上に収束するようにダイアフラ
ム60によってできるかぎり制限された後、第2の収束平
面レンズ40に入る。ダイアフラム60によって制限される
電子ビームは第1の収束平面レンズ36によって調整され
ることができる。FIG. 3b shows the electron beam path in the deflection plane yOz. The electron beam 58 is accelerated by the accelerating electrode 10 and then focused by the first focusing planar lens 36 before being diverged by the electrodes 16, 18 of the quadrupole lens. The electron beam then enters the second converging plane lens 40, after being limited as much as possible by the diaphragm 60 to converge on the screen 4. The electron beam limited by the diaphragm 60 can be adjusted by the first converging plane lens 36.
第2の収束平面レンズ40の下流で、ビーム58は、スク
リーン上のビーム走査作用を保証する偏向電極42を通過
する。好ましくは、偏向電極は伝播ラインを構成する。
偏向電圧信号は次いで電子ビームと同一速度において1
枚または複数枚の偏向プレートに伝播される。Downstream of the second converging plane lens 40, the beam 58 passes through a deflection electrode 42 which ensures a beam scanning effect on the screen. Preferably, the deflection electrode constitutes a propagation line.
The deflection voltage signal is then 1 at the same speed as the electron beam.
It is propagated to one or more deflection plates.
第4a図は光電陰極2および加速電極10、ならびにビー
ム62,64のごとき光電陰極からのビームのダイアフラム
を示す。第1収束点は符号66に置かれそして加速電極10
によって与えられた光電陰極の像は符号68において点線
の形で示される。光電陰極の像68の第1収束点66および
第1収束点の高さは、eが加速電極10のスリットの半分
の幅でかつdが光電陰極と加速電極との間の距離である
比e/dの関数として変化する。FIG. 4a shows the photocathode 2 and the accelerating electrode 10 and the diaphragm of the beam from the photocathode such as beams 62,64. The first convergence point is located at 66 and the accelerating electrode 10
The image of the photocathode given by is shown in dotted line form at 68. The first converging point 66 and the height of the first converging point of the image 68 of the photocathode are such that e is the half width of the slit of the accelerating electrode 10 and d is the distance between the photocathode and the accelerating electrode. Varies as a function of / d.
第4b図は空間平面において、70,72および74のごとき
電子ビームを放出する光電陰極を示し、この平面におい
て加速電極10によって与えられる光電陰極の像76は下流
側に置かれている。FIG. 4b shows in the spatial plane the photocathode emitting electron beams such as 70, 72 and 74, in which the image 76 of the photocathode provided by the accelerating electrode 10 is located downstream.
第5a図および第5b図は4極子レンズ38を示す。この実
施例において、このレンズは4つの等辺双曲アークによ
って形成され、対向アーク16,18は電位+Vにかつアー
ク6および8は電位−Vに高められている。第5b図は平
面yOzに沿う断面側面図で、長さl1の同一4極子レンズ
を示す。5a and 5b show a quadrupole lens 38. In this example, the lens is formed by four equilateral hyperbolic arcs with opposing arcs 16 and 18 raised to potential + V and arcs 6 and 8 raised to potential -V. FIG. 5b is a sectional side view along the plane yOz showing the same quadrupole lens of length l 1 .
かかるレンズ内の電位は式V=A(y2−x2)からな
り、該レンズは平面xOzにおいて、∂V/∂x=−2Axで収
束し、そして平面yOzにおいて、∂V/∂y=+2Ayで発散
する。The potential in such a lens consists of the formula V = A (y 2 −x 2 ), the lens converges at ∂V / ∂x = −2Ax in the plane xOz and ∂V / ∂y = at the plane yOz. Diversify at +2 Ay.
4極子レンズ38の収束特性はスクリーン上に光電陰極
2のスリット34の像を形成するのに利用される。空間平
面において、光電陰極2からの電子ビームは内部電極空
間2aに関連して決して無視し得ない寸法を有する。した
がって、それは、4極子レンズの収差が像品質の劣化を
導くような空間平面内にある。The convergence property of the quadrupole lens 38 is used to form an image of the slit 34 of the photocathode 2 on the screen. In the space plane, the electron beam from the photocathode 2 has dimensions which are never negligible in relation to the inner electrode space 2a. Therefore, it is in the spatial plane such that the quadrupole lens aberrations lead to a deterioration of the image quality.
偏向平面において、スリットの高さが例えば1mmであ
ると、ビームの高さは2aに比して小さい約1cmであり、
そして収差は無視し得る。通常の収束レンズに対する4
極子レンズの利点は、それが1次収差がないため、空間
平面内に大きな歪みを導かないということである。In the plane of deflection, if the height of the slit is, for example, 1 mm, the height of the beam is about 1 cm, which is smaller than 2a,
And the aberration can be ignored. 4 for normal converging lenses
The advantage of the polar lens is that it does not introduce significant distortion in the spatial plane because it has no first order aberrations.
4極子領域の発生を可能にする電極の形状は、記載さ
れたように、等辺双曲分岐の形状である。この形状は機
械加工が困難であるので、本発明によれば、接触円弧に
よって置き換えられる。The shape of the electrode that enables the generation of the quadrupole region is, as described, the shape of an equilateral hyperbolic branch. Since this shape is difficult to machine, it is replaced according to the invention by a contact arc.
第6図は、第1の収束平面レンズ36および第2の収束
平面レンズ40のごとき、偏向平面内の収束平面レンズの
実施例を示す。この収束平面レンズは三対のプレート7
8,80,82から形成される。プレート78および82はアース
でかつプレート80は負電位にある。この電位は調整可能
でかつ4極子レンズ38の両側でレンズ36,40の各々に関
して独立して調整されることができる。かくして、ビー
ムをスクリーン上にまだ収束している間に、スクリーン
上の通路の厚さを左右する偏向光学系に入る際のビーム
の厚さの偏向を可能にする。その結果、各用途におい
て、設定された時間分解能を選択することができる。ス
クリーン上の通路の最小厚さは従来の変換管におけるよ
り極めて小さい。FIG. 6 shows an example of a convergent plane lens in the plane of deflection, such as the first converging plane lens 36 and the second converging plane lens 40. This converging plane lens consists of three pairs of plates7
Formed from 8,80,82. Plates 78 and 82 are at ground and plate 80 is at a negative potential. This potential is adjustable and can be adjusted independently on each side of quadrupole lens 38 for each of lenses 36, 40. Thus, it allows deflection of the thickness of the beam as it enters the deflection optics which influences the thickness of the passages on the screen while the beam is still focused on the screen. As a result, the set time resolution can be selected for each application. The minimum thickness of the passages on the screen is much smaller than in conventional conversion tubes.
第7図は偏向電極42の実施例を示す。電子ビーム偏向
時に発生する大きい問題の1つは偏向収束ずれである。
平均電位に関して正および負電位に高められたプレート
による電子ビームの偏向時、平均位置の両側で通路また
はラインが厚くなる。これはプレートに偏向電圧を印加
することによって発生される収束レンズの作用による。
正のプレートに近接する電子は加速されて高速になる
と、軸に沿う状態となって偏向される。FIG. 7 shows an embodiment of the deflection electrode 42. One of the major problems that occur during electron beam deflection is deflection convergence deviation.
When the electron beam is deflected by the plates raised to a positive and negative potential with respect to the average potential, the passages or lines thicken on either side of the average position. This is due to the action of the converging lens generated by applying the deflection voltage to the plate.
When the electrons in the vicinity of the positive plate are accelerated to a high speed, they are deflected in a state along the axis.
しかしながら、負のプレートに近接する電子は速度を
落され、すなわちより多く偏向され、その結果軌道の交
差が偏向プレートの出口に所望されるよりも近接して生
じる。通路の厚さがω/(l2・L)に比例することは公
知であり、ここでωは偏向光学系に入るビームの幅、l2
は偏向プレートの長さ、そしてLは偏向プレートへの入
口とスクリーンとの間の距離である。However, electrons in the vicinity of the negative plate are slowed down, ie deflected more, resulting in an orbital crossing closer than desired at the exit of the deflection plate. It is known that the thickness of the passage is proportional to ω / (l 2 · L), where ω is the width of the beam entering the deflection optics, l 2
Is the length of the deflection plate and L is the distance between the entrance to the deflection plate and the screen.
ビームの厚さは、伝達された電流の殆んどを維持する
ことが望まれるならば低減できない。さらに、プレート
の厚さl2は偏向系の通路帯を切断することなく増大する
ことはできない。それゆえ変換管の長さに影響を及ぼさ
ない限界内で長さLを増大するのが好都合である。The beam thickness cannot be reduced if it is desired to maintain most of the transmitted current. Moreover, the plate thickness l 2 cannot be increased without cutting the passages of the deflection system. It is therefore expedient to increase the length L within limits that do not affect the length of the conversion tube.
偏向系の通過帯はプレート間のビームの電子の遷移時
間によって制限される。高速の走査速度を達成するため
に、伝播分割偏向システム、すなわち偏向信号が電子ビ
ーム電子に付随するシステムが使用される。これは簡単
で高感度の偏向装置、すなわち低偏向電圧および非常に
大きな通路帯を有する偏向装置を得ることを可能にす
る。The pass band of the deflection system is limited by the transit time of the electrons in the beam between the plates. To achieve high scanning speeds, a propagating split deflection system, i.e. a system in which the deflection signals are associated with electron beam electrons, is used. This makes it possible to obtain simple and sensitive deflectors, ie deflectors with low deflection voltages and very large passbands.
第7図に示した偏向光学系42は、電圧傾斜がビーム電
子速度において方向Ozに伝播するように、定電位のプレ
ート84およびジグザグ線を形成するプレート86からな
る。走査信号の良好な伝播を許容するために、リード
線、コネクタおよびジグザグ線はインピーダンス整合さ
れかつ特性インピーダンスで再閉止されねばならない。
これはプレート86とアースとの間に位置決めされた抵抗
87によって引き起こされる。整合はアース電位に高めら
れた対向プレート88によって調整される。The deflection optics 42 shown in FIG. 7 comprises a plate 84 of constant potential and a plate 86 forming a zigzag line so that the voltage gradient propagates in the direction Oz at the beam electron velocity. In order to allow good propagation of the scanning signal, the leads, connectors and zigzags must be impedance matched and reclosed with the characteristic impedance.
This is a resistor positioned between plate 86 and ground.
Caused by 87. Matching is adjusted by a counter plate 88 raised to ground potential.
変換管が動作してないとき、電子は公知の方法におい
て、光電陰極と加速電極との間に位置決めされた加速電
極に印加された負電位により光電陰極において遮断され
ることができる。次いで正の方形波信号が変換管の開放
を引き起すためにこの負極性電位に重畳される。この実
施例は、とくに光電陰極と加速電極との間の距離が数ミ
リメートルのみでかつ加速電極の電位が高く、例えば10
kV以上であるとき、必ずしも適当ではない。When the converter tube is not operating, the electrons can be blocked in the photocathode in a known manner by the negative potential applied to the accelerating electrode positioned between the photocathode and the accelerating electrode. A positive square wave signal is then superimposed on this negative potential to cause the converter tube to open. In this embodiment, in particular, the distance between the photocathode and the accelerating electrode is only a few millimeters and the potential of the accelerating electrode is high.
When it is more than kV, it is not always suitable.
第8図は電子ビームを閉止する装置の他の実施例を示
す。第8図は変換管の種々の要素を断面図で示しかつそ
れに加えて、第1の収束平面レンズ36と4極子レンズ38
との間の第1閉止レンズ90、ならびに第2の収束平面レ
ンズ40と偏向電極42との間の第2閉止レンズ92が追加さ
れている。第1閉止レンズ90の電極の一方に極性を与え
ることにより電子ビームを偏向して遮断が引き起され
る。第1閉止レンズ90及び第2閉止レンズ92は制御電極
を構成する。FIG. 8 shows another embodiment of the device for closing the electron beam. FIG. 8 shows various elements of the converter tube in cross section and, in addition thereto, a first converging plane lens 36 and a quadrupole lens 38.
And a second closing lens 92 between the second converging plane lens 40 and the deflection electrode 42 is added. By imparting a polarity to one of the electrodes of the first closing lens 90, the electron beam is deflected to cause interruption. The first closing lens 90 and the second closing lens 92 form a control electrode.
第2閉止レンズ92上への電子の衝突は、それらが変換
管内での伝播を許容されるならば有害である二次電子を
生じる。これを阻止するために、第2の収束平面レンズ
40の電位より高い位置を第2閉止レンズ92に印加するこ
とにより、第2閉止レンズ92によって画成された空間内
に二次電子を単に閉じ込める必要がある。遮断または閉
止を確実にするのには数百ボルトの電圧で十分である。The impact of electrons on the second closing lens 92 produces secondary electrons that are harmful if they are allowed to propagate in the conversion tube. In order to prevent this, a second converging plane lens
By applying a position above the potential of 40 to the second closing lens 92, it is necessary to simply confine the secondary electrons in the space defined by the second closing lens 92. A voltage of a few hundred volts is sufficient to ensure a shutoff or closure.
結論として、本発明の実施例の幾何学的および電気的
特性についての詳細を以下に示す。In conclusion, details regarding the geometric and electrical properties of the embodiments of the present invention are given below.
(1)光電陰極とスクリーンとの間の距離:500mm (2)光電陰極スリットの寸法:1×12mm (3)空間平面内の倍率:2 (4)加速スリットの寸法:2×12mm (5)4極子レンズ:l1=96.5mm、a=14.4mm (6)偏向電極:l2=69mm、L=223mm、ω=2.8mm、感
度0.08mm/V (7)有用スクリーン限界:24×32mm (8)加速電位:15000V (9)4極子レンズ電位:±219V (10)閉止電極遮断電位:−500V (11)収束平面レンズの電位:500V (12)偏向感度:0.08mm/V (13)偏向収束ずれ:25μm (14)スリット方向における空間的解像度:25pl/mm (15)歪み:2%以下 (16)偏向平面における通路またはラインの厚さ:40μ
m (17)スリットに沿う時間解像:1ピコセコンド(1) Distance between photocathode and screen: 500 mm (2) Dimension of photocathode slit: 1 x 12 mm (3) Magnification in space plane: 2 (4) Dimension of acceleration slit: 2 x 12 mm (5) Quadrupole lens: l 1 = 96.5mm, a = 14.4mm (6) Deflection electrode: l 2 = 69mm, L = 223mm, ω = 2.8mm, sensitivity 0.08mm / V (7) Useful screen limit: 24 × 32mm ( 8) Acceleration potential: 15000V (9) Quadrupole lens potential: ± 219V (10) Closing electrode cutoff potential: -500V (11) Converging flat lens potential: 500V (12) Deflection sensitivity: 0.08mm / V (13) Deflection Convergence deviation: 25 μm (14) Spatial resolution in slit direction: 25 pl / mm (15) Distortion: 2% or less (16) Thickness of passage or line in deflection plane: 40 μ
m (17) Time resolution along slit: 1 picosecond
第1a図および第1b図は従来技術によるスリット像変換管
の空間平面および偏向平面における電子ビームの通路を
示す概略図、 第2図は本発明による像変換管の実施例を示す斜視ブロ
ック図、 第3a図および第3b図は第2図の像変換管の空間平面およ
び偏向平面における電子ビームの形状を示す概略図、 第4a図および第4b図は空間平面および偏向平面における
加速電極による電子ビームの形状を示す概略図、 第5a図および第5b図は4極子レンズを示す断面図および
側面図、 第6図は偏向平面内の収束平面レンズの実施例を示す概
略図、 第7図は偏向電極の実施例を示す概略図、 第8図は変換管閉止手段の実施例を示す概略図である。 図中、符号2は光電陰極、4はスクリーン、6,8は電
極、10,14は加速電極、34はスリット、36は第1の収束
平面レンズ、38は4極子レンズ、40は第2の収束平面レ
ンズ、42は偏向電極、44,48は正電源、50は負電源、56,
58は電子ビーム、60はダイアフラム、78,80,82はプレー
ト、84,86はプレート、87は抵抗、90,92は閉止レンズで
ある。1a and 1b are schematic diagrams showing electron beam passages in a spatial plane and a deflection plane of a slit image conversion tube according to the prior art, and FIG. 2 is a perspective block diagram showing an embodiment of the image conversion tube according to the present invention. FIGS. 3a and 3b are schematic views showing the shape of the electron beam in the space plane and the deflection plane of the image conversion tube of FIG. 2, and FIGS. 4a and 4b are the electron beams by the acceleration electrodes in the space plane and the deflection plane. 5a and 5b are sectional views and a side view showing a quadrupole lens, FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of a converging plane lens in a deflection plane, and FIG. 7 is a deflection diagram. FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of the electrode, and FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of the conversion tube closing means. In the figure, reference numeral 2 is a photocathode, 4 is a screen, 6 and 8 are electrodes, 10 and 14 are acceleration electrodes, 34 is a slit, 36 is a first converging plane lens, 38 is a quadrupole lens, and 40 is a second Convergent plane lens, 42 deflection electrode, 44, 48 positive power supply, 50 negative power supply, 56,
58 is an electron beam, 60 is a diaphragm, 78, 80 and 82 are plates, 84 and 86 are plates, 87 is a resistance, and 90 and 92 are closing lenses.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・ジラール フランス国、94100サン・モール、アヴニ ユ・バンジユ8 (72)発明者 シヤルル・ロテイ フランス国、77330ルザニー、リユ・デ・ コピユシン19 (72)発明者 ジヤン・ピエール・ロー フランス国、94370スシー・エ・ブリー、 リユ・ド・ヴアレーヌ5 (56)参考文献 特開 昭59−35344(JP,A) 特開 昭51−54360(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Alain Girard France, 94100 Saint-Mall, Avnil Banjyu 8 (72) Inventor Syaruru Rotay France, 77330 Luzany, Riu de Copiyucin 19 (72) ) Inventor Jean-Pierre Roux, France, 94370 Scythe-Brie, Rouille de Vouarene 5 (56) References JP-A-59-35344 (JP, A) JP-A-51-54360 (JP, A) )
Claims (7)
極上に集光しかつ電子ビームを放出するスリットの像を
スクリーン上で走査することにより急速放出現象を観察
するためのスリット走査による像変換管であって、 光電陰極、電子ビームを閉止するための制御電極、加速
電極および前記加速電極と前記スクリーンとの間に配置
された電子ビーム用偏向および収束光学系を有し、 該偏向および収束光学系が、前記スクリーン上に前記ス
リットの最大寸法の像を発生するための第1電子的手段
および該第1電子的手段から独立して、電子ビームを前
記スクリーンの平面内で、前記スリットの最大寸法に対
して直交する方向に収束および偏向するための第2電子
的手段からなり、 前記第1電子的手段が、4極子レンズおよび該4極子レ
ンズから出る電子ビームの幅を制限して遮断される電子
ビームの大きさを制限するように前記4極子レンズの上
流側の偏向平面内に配置される第1の収束平面レンズを
有し、 前記第2電子的手段が、前記4極子レンズと前記スクリ
ーンとの間に、下流側に偏向電極が付設された第2の収
束平面レンズを有し、 前記第2の収束平面レンズが、前記スクリーン上に前記
スリットの最小寸法の像を形成しかつ前記偏向電極に入
るビームの幅を制限することを特徴とするスリット走査
による像変換管。1. A slit scanning method for observing a rapid emission phenomenon by converging light supplied by a test light phenomenon on a photocathode and scanning an image of a slit emitting an electron beam on a screen. An image conversion tube comprising a photocathode, a control electrode for closing an electron beam, an accelerating electrode, and an electron beam deflecting and converging optical system arranged between the accelerating electrode and the screen. And focusing optics for directing an electron beam in the plane of the screen independent of the first electronic means and the first electronic means for producing an image of the maximum dimension of the slit on the screen. It comprises a second electronic means for converging and deflecting in a direction orthogonal to the maximum dimension of the slit, wherein the first electronic means is a quadrupole lens and the quadrupole lens. A first converging plane lens arranged in the deflection plane upstream of the quadrupole lens so as to limit the width of the emitted electron beam and limit the size of the blocked electron beam; The electronic means has a second converging plane lens having a deflection electrode attached downstream between the quadrupole lens and the screen, and the second converging plane lens is provided on the screen. An image conversion tube by slit scanning for forming an image of a minimum size of a slit and limiting a width of a beam entering the deflection electrode.
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のスリット
走査による像変換管。2. The image conversion tube according to claim 1, wherein the deflection electrode forms a propagation line.
よび時間軸Oyを有する長方形であり、前記垂直軸Oxが中
心Oの前記長方形の長辺に対して平行であり、前記加速
電極が前記垂直軸Oxに対して平行なスリットを備え、前
記光電陰極上への光の衝突によって発生される電子ビー
ムが前記加速電極に印加された正電位により前記垂直軸
Oxおよび時間軸Oyに対して垂直な軸Ozに沿って加速さ
れ、前記垂直軸Oxおよび前記軸Ozで定義される空間平面
xOz内の収束4極子レンズが前記時間軸Oyおよび前記軸O
zで定義される偏向平面yOz内で発散し、前記第1及び第
2の収束平面レンズが前記偏向平面yOzにおいて収束
し、電源が時間の関数として前記時間軸Oy方向に電子ビ
ームを偏向するために偏向電極間に可変電圧を印加する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のスリッ
ト走査による像変換管。3. The slit of the photocathode is a rectangle having a vertical axis Ox and a time axis Oy, the vertical axis Ox is parallel to a long side of the rectangle with a center O, and the acceleration electrode is Equipped with a slit parallel to the vertical axis Ox, the electron beam generated by the collision of light on the photocathode is the vertical axis due to the positive potential applied to the accelerating electrode.
A spatial plane defined by the vertical axis Ox and the axis Oz, which is accelerated along the axis Oz perpendicular to the Ox and the time axis Oy.
The converging quadrupole lens in xOz has the time axis Oy and the axis O
for diverging in a deflection plane yOz defined by z, the first and second converging plane lenses converging in the deflection plane yOz, and the power supply deflecting the electron beam in the time axis Oy direction as a function of time. An image conversion tube by slit scanning according to claim 1, wherein a variable voltage is applied between the deflection electrodes.
る特許請求の範囲第1項に記載のスリット走査による像
変換管。4. The image conversion tube by slit scanning according to claim 1, wherein the photocathode is a flat surface.
Oyに対して垂直な軸Ozに対して平行な母線を有する4つ
の筒状電極によって構成され、前記垂直軸Oxおよび時間
軸Oyで定義される平面xOyに対して平行な面内の断面が
実質上等辺双曲部分であり、2つの対向電極が正電位に
かつ他の2つの対向電極が負電位に高められることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載のスリット走査に
よる像変換管。5. The quadrupole lens has a vertical axis Ox and a time axis.
A cross section in a plane parallel to a plane xOy defined by the vertical axis Ox and the time axis Oy is substantially constituted by four cylindrical electrodes having generatrices parallel to an axis Oz perpendicular to Oy. 2. An image conversion tube by slit scanning according to claim 1, wherein it is an upper isosceles portion, and two counter electrodes are raised to a positive potential and the other two counter electrodes are raised to a negative potential. .
Oyに対して垂直な軸Ozに対して平行な母線を有する4つ
の筒状電極によって構成され、前記垂直軸Oxおよび時間
軸Oyで定義される平面xOyに対して平行な面の断面が円
弧であり、2つの対向電極が正電位にかつ他の2つの対
向電極が負電位に高められることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載のスリット走査による像変換管。6. The quadrupole lens has a vertical axis Ox and a time axis.
The cross section of the plane parallel to the plane xOy defined by the vertical axis Ox and the time axis Oy is composed of four cylindrical electrodes having generatrices parallel to the axis Oz perpendicular to Oy. The image conversion tube by slit scanning according to claim 1, wherein the two opposite electrodes are raised to a positive potential and the other two opposite electrodes are raised to a negative potential.
々三対のプレートを有し、そのうち二対のプレートの各
一端が夫々アースされていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載のスリット走査による像変換管。7. The first and second converging plane lenses each have three pairs of plates, and one end of each of the two pairs of plates is grounded. An image conversion tube by slit scanning according to item.
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