Василий Борисов - Владимир Козьмич Зворыкин

Хотя первоначально фоточувствительная мозаика создавалась путем непосредственного нанесения тонкой пленки щелочного металла на изоляционную пластину, последующее совершенствование технологии изготовления фотоэлементов привело к изменению методов формирования мозаики.

Мозаика, используемая в настоящее время, состоит из очень большого числа мелких серебряных глобул, каждая из которых сенсибилизирована цезием путем специального процесса фотосенсибилизации.

Из-за очень малой величины зарядов необходимо, чтобы изоляционные свойства и диэлектрические потери по возможности были сведены к минимуму. Высококачественная слюда прекрасно отвечает этим требованиям. Тем не менее можно применять и другие изоляционные материалы, в частности тонкие пленки из прозрачных эмалей, показавшие вполне удовлетворительные результаты. Изоляция делалась настолько тонкой, насколько позволяли обычные методы ее изготовления.

Отношение выходных напряжений иконоскопа и дискового сканера составит

или при одинаковой выходной емкости

r| = п (число элементов изображения).

Если принять, как и выше, число элементов изображения я = 70 ООО, то по сравнению с обычной телевизионной системой мозаичная система дает теоретическое значение выигрыша в 70 ООО раз. Необходимо, однако, заметить, что по ряду причин достичь 100%-ной эффективности вряд ли удастся, хотя мы уже добились эффективности 10%, при которой чистый выигрыш составляет несколько тысяч. Такое увеличение выходного сигнала изображения в несколько тысяч раз нельзя расценивать лишь как возможность уменьшения требуемого

Рис. 16. Схема иконоскопа В.К. Зворыкина

усиления. В обычной телевизионной системе мы уже повысили усиление до предела, определяемого допустимым отношением шума к сигналу изображения. Полученный выигрыш, следовательно, является единственным фактором, который позволяет осуществить реальное телевидение, если под этим термином понимать не только передачу изображения с ограниченной четкостью в искусственно создаваемых условиях, но и действительную передачу изображений с высоким разрешением при умеренных, или естественных, условиях освещения.

Приведенные расчеты не относятся к методу сканирования объекта бегущим пятном, поскольку он соответствует совершенно искусственным условиям и не может использоваться для телевизионной передачи изображений удаленных предметов.

Схема всей электрической цепи иконоскопа изображена на рис. 16. Здесь обе части фотоэлемента Р, показанного на рис. 13, полностью разделены. Катоды выполнены в виде фоточувствительной мозаики на поверхности сигнальной пластины и изолированы от нее, а анод является общим и представляет собой посеребрённый участок внутренней поверхности стеклянной колбы.

Емкость С каждого чувствительного элемента по отношению к сигнальной пластине определяется толщиной и диэлектрической проницаемостью изолирующего слоя между этими элементами и сигнальной пластиной. Положительно заряженные элементы разряжаются под воздействием электронного пучка, который создается электронной пушкой, расположенной напротив мозаики под углом 30° относительно нормали, проходящей через центр мозаики. Как мозаика, так и электронная пушка заключены в одну и ту же стеклянную колбу с высоким вакуумом. Наклонное положение пушки выбрано из конструктивных соображений для возможности проецировать изображение на поверхность мозаики.

Разрешающая способность иконоскопа определяется как размерами и числом элементов изображения на мозаике, так и сечением сканирующего электронного пучка. На практике, однако, число отдельных фотоэлементов в мозаике во много раз превышает число элементов изображения, целиком определяемое размером сканирующего пятна (рис. 8). Исходя из допущений, принятых при анализе идеального случая тока отдельных элементов, показанных на рис. 13, можно задать требования к мозаике иконоскопа. Согласно этим допущениям, все элементы должны иметь одинаковые размеры и чувствительность, а также одинаковую емкость по отношению к сигнальной пластине. Поскольку считывающее пятно значительно больше отдельного элемента, данное требование упрощается: усредненные распределения числа удельной чувствительности и удельной емкости элементов в пределах площади мозаики, соответствующей размерам сканирующего пятна, должны быть равномерными. Это позволяет существенно смягчить допуск на размеры отдельного элемента.

При этом чувствительность получается того же порядка, что и у соответствующих высоковакуумных оксидно-цезиевых фотоэлементов. То же можно сказать и о спектральной характеристике (рис. 17). Срез характеристики в голубой части спектра обусловлен поглощением в стекле. Фактическая цветовая чувствительность самих фотоэлементов показана пунктирной кривой.

Характеристики иконоскопа весьма существенно зависят от электронной пушки, создающей пучок электронов. Поскольку разрешающая способность определяется размерами пятна, пушка должна рассчитываться на достижение его размера, точно соответствующего числу элементов изображения, на которое рассчитан иконоскоп. Для рассмотренного примера с числом элементов 70 ООО при высоте мозаичной пластины 4 дюйма (101,6 мм) расстояние между соседними строками составляет 0,016 дюйма (0,42 мм), а диаметр пятна, образуемого электронным пучком, приблизительно равен половине этой величины. Поэтому проблема конструирования электронной пушки оказывается довольно серьезной.

Используемая для данной цели электронная пушка очень похожа на пушку приемной электронно-лучевой телевизионной трубки (кинескопа), уже описанной в нескольких статьях[19]. Компоненты пушки показаны на рис. 18. Она содержит катод косвенного накала С, эмитирующая поверхность которого находится на торце катодного цилиндра. Катод расположен перед диафрагмой D управляющего элемента G. Анод Ах представляет собой длинный цилиндр с тремя диафрагмами, размещенными на одной оси с катодом и управляющим элементом. Пушка смонтирована в узкой длинной стеклянной горловине, соединенной со сферической колбой, где находится мозаичный экран.

Рис. 17. Спектральная чувствительность фотоэлементов

Рис. 18. Электронная пушка иконоскопа

Внутренняя поверхность горловины и части колбы металлизирована и служит вторым анодом пушки, а также коллектором фотоэлектронов от мозаики. Первый анод обычно работает при напряжении, составляющем некоторую долю напряжения второго анода, равного 1000 вольт.