Предавателни телевизионни тръби като vidicon и superkrymnikon 4-6, 11 Vidicon
Vidicon е PTT с фоточувствителна мишена с натрупване на заряд, сканиране на повърхността на мишената от лъч от бавни (или бързи, в зависимост от режима на работа на тръбата) електрони, запис на фотовъзбудена проводимост и отчитане на обмен на заряд.
Дизайнът на видикона е показан схематично на фиг. 6. Основните елементи на тръбата са фоточувствителна мишена и четящ електронен прожектор (пушка). Фоточувствителната мишена е прозрачен проводим слой от калаен диоксид, отложен върху вътрешната повърхност на плосък стъклен (или оптичен) диск, който действа като сигнална плоча, върху която е отложен слой от фоторезистентност с дебелина няколко микрона: антимонов трисулфид (SbS3) или кадмиев селенид (CdSe). Дължината на цилиндричната стъклена тръба на видикона е 150-170 mm, диаметърът е 25-30 mm.
Ориз. 6. Устройство Vidicon:
1 – проводящ слой; 2 - модулатор; 3 - решетка; 4.5 - вторият и първият анод на прожектора; 6 - модулатор; 7 - катод; 8 - фокусираща намотка; 9 - отклоняващи намотки
При избора на материал на мишената се вземат предвид следните изисквания: осигуряване на необходимата спектрална характеристика на чувствителност, достатъчно висока чувствителност и ниска инерция. Последните изисквания (висока чувствителност и ниска инерция) често са несъвместими. Фотопроводящият слой трябва да има достатъчно високо тъмно съпротивление (10 11 -10 12 ohm·cm), в противен случай е възможно изглаждане на потенциалния релеф и намаляване на разделителната способност.
Електронен проектор формира електронен лъч с диаметър 20-30 микрона при ток Forдопълнително фокусиране на електронния лъч е надлъжното равномерно магнитно поле, създадено от дълга намотка, поставена върху тръбата. Наличието на надлъжно магнитно поле също допринася за перпендикулярното падане на лъча върху целта. Лъчът се отклонява от две двойки отклоняващи намотки. Пред целта е монтирана фино структурирана решетка, която изравнява електрическото поле. Тази решетка функционира и като колектор на вторични електрони, връщащи се от целта.
Vidicon може да работи в режим на бавни и бързи електрони.
Тъй като светлинната характеристика на фоторезисторите на разглежданите мишени на видикона е нелинейна, чувствителността намалява с увеличаване на осветеността. Недостатъкът на разглежданите видикони е забележимата инертност на фотопроводимостта, която е особено изразена при ниска осветеност.
Значително подобрение на видикона стана възможно благодарение на замяната на фоторезистивната мишена с фотодиодна, т.е. върху полупроводникова цел с блокиращ слой (преход електрон-дупка).
Първата предавателна тръба с бариерен слой и получила практическо приложение еplumbicon(наречена на материала на мишената - оловен оксид PbO). Чуждестранното наименование на видиконите с цел от оловен оксид е глетикон. Устройството на plumbicon е подобно на vidicon, разликата е само в характеристиките на целта.
Слой от полупроводник (оловен оксид), имащ p-i-n структура, се нанася върху проводящ субстрат от калаен диоксид, като n-слоят е съседен на субстрата, а p-слоят е разположен от страната на прожектора. Дебелината на полупроводниковия слой е 10-20 µm. Малко (20 V) положително (спрямо катода на прожектора) напрежение се прилага към проводимия целеви субстрат. Обхватът се извършва от добре фокусиран лъчбавни (енергия 300-500 eV) електрони.
Когато неосветена целева повърхност се сканира от електронен лъч, нейният потенциал (от страната на прожектора) се довежда до равновесна стойност, равна на катодния потенциал на прожектора (нула, σ -9 A), инерцията на plumbicon е по-малка от тази на видиконите с фоторезистивна цел (остатъчният сигнал във втория кадър е по-малък от 10%).
Предимствата на plumbicon осигуриха широкото използване на това устройство, особено за предаване на цветни изображения.
Друг тип видикон с полупроводникова мишена е PTT типсилициев видикон, кръстен на материала на мишената (Si). За разлика от plumbicon, който има твърда полупроводникова мишена, силиконовата мишена се състои от мозайка от големи (
5 10 5 ) брой фотодиоди (р-n преходи) – фиг. 7.
Едноинчовият силикон използва n-тип силициева пластина с диаметър 20-25 mm със съпротивление от 4-15 ohm-cm. Диодите, разположени на целевата повърхност от страната на електронния проектор, имат диаметър 4-10 µm, а разстоянието между центровете им (стъпка на мозайка) е 10-20 µm. Първоначалната дебелина на плочата е 150-200 микрона. В централната част е гравиран до дебелина 10–15 µm. Дебелият периферен пръстен осигурява необходимата здравина на целта. Мишената, както при конвенционалния видикон, е разположена на плоското дъно на колбата с n-слой към стъклото.
Ориз. 7. Силициево целево устройство
Фокусиран електронен лъч, сканиращ повърхността на мишената откъм страната на мозайката, зарежда p-области и повърхността на оксида, който ги разделя до катодния потенциал (σ -13 A.
Когато оптично изображение се проектира върху мишена, двойки електрон-дупка се генерират в n-тип силициева пластина. Под действието на концентрационния градиент дупките дифундираткъм p-n преходи и, попадайки в областта на изчерпване, се отвеждат от полето в p-областта. В резултат на това потенциалът на p-областите се увеличава и диодните капацитети се разреждат и се натрупва потенциален релеф от страната на диода на целта, съответстващ на разпределението на осветеността в изображението, проектирано върху целта. Сега, чрез сканиране на целевата повърхност, електронният лъч презарежда диодите до първоначалния им потенциал. Токът на презареждане е сигналният ток, който е пропорционален на натрупания сигнал и съответно на осветеността.
Kremnikon има линейна светлинна характеристика (коефициент на нелинейност на характеристиката лукс-ампер γ=1), широк диапазон на спектрална чувствителност (характеристиката на спектралната му чувствителност има максимум в областта на дългите вълни
800 nm), висока интегрална чувствителност; разделителната способност, определена от броя на елементарните фотодиоди, достига 800 линии на височина на целта. Въпреки това, инерцията на силикона е малко по-голяма от тази на плумбикона.