Усилитель изображения

Последняя по времени важная модификация фотоумножителя — это так называемый усилитель изображения. Он напоминает немного телевизионную передающую камеру. Обычный фотоумножитель увеличивает количество падающего света, превращая его в усиленный ток; усилитель изображения преобразует путем фотоумножения слабое световое изображение в такое же изображение, но более яркое.

Слабое световое изображение падает на очень тонкую светочувствительную поверхность. При этом, как обычно, освобождаются фотоэлектроны, но так как вся система трубки помещена в фокусирующее магнитное поле, та выбитые электроны движутся вперед по нрямолн>нейным траекториям. Они ускоряются разностью потенциалов около 4000 в и падают на тонкую пленку, из которой выбиваются вторичные электроны, что умножает их число. Фокусирующее поле заставляет эти вторичные электроны двигаться строго в первоначальных направлениях, так что распределение электронов точно соответствует первичному слабому изображению, попавшему на светочувствительную поверхность. Процесс умножения повторяется несколько раз, и, наконец, значительно усиленный электронный пучок падает на светящийся экран, создавая значительно усиленное изображение.

При общей эффективной разности потенциалов 40 000 в было достигнуто увеличение интенсивности изображения в миллион раз.

Усилитель изображения появился совсем недавно, но обещает очень много. Например, при некоторых исследованиях живых организмовочень желательно освещать их светом очень малой интенсивности, чтобы уменьшить до предела воздействие света на организм. Именно здесь может помочь усилитель изображения. Когда нужны очень малые экспозиции объектов и нельзя воспользоваться светом ярче определенного уровня, усилитель изображения вновь демонстрирует свое преимущество. Особенно ценно это устройство для изучения слабых источников, столь часто встречающихся в астрономии.

Фотоумножители и усилители изображения теперь широко применяются в самых различных областях наблюдения. Типичный пример — сцинтилляционный счетчик в атомной физике. В героические дни исследований атомного ядра пятьдесят лет назад существовал бесценный метод изучения частиц, выделяемых радиоактивными телами, при помощи простого сцинтилляционного экрана. Было открыто, что каждая отдельная частица, «выстреленная» при распаде радиоактивного вещества, при ударе об экран, покрытый тонким слоем сернистого цинка, может создавать слабую вспышку света. Тем самым вспышки позволяли вести наблюдения за отдельными атомами — это было по тому времени замечательным достижением. Однако вспышка, порождаемая одним атомом, так слаба, что ее может заметить только наблюдатель, который сначала побудет в совершенно темной комнате по крайней мере полчаса. Тем не менее подобные наблюдения очень утомительны, и если наблюдателю приходится включать свет или выходить на дневной свет, он должен заново долго адаптироваться к темноте, прежде чем он сможет возобновить наблюдения.

Современный сцинтилляционный счетчик позволил преодолеть все эти трудности. Он тоже работает в темноте. Как и прежде, частица дает слабую мерцающую вспышку, но этот слабый свет теперь попадает в фотоумножитель. Импульс фототока, созданного вспышкой, многократно усиливается, и создается ток, вполне достаточный для регистрации посредством счетчика, так что вспышка от частицы регистрируется автоматически. Быстрота реакции сцинтилляционного счетчика исключительно велика: тогда как человеческий глаз может осилить подсчет двухтрех вспышек в секунду, счетчик может справиться с тысячами. При этом одновременно может измеряться интенсивность каждой вспышки.

Чтобы уменьшить вредное облучение, при работе с рентгеновскими лучами всегда желательно использовать по возможности меньшие интенсивности. Однако при этом изображение на экране при диагностике с помощью рентгена становится слишком слабым. Но хотя его трудно рассмотреть в деталях, оно вполне достаточно для усилителя изображения, с помощью которого может быть доведено до интенсивности, доступной визуальным наблюдениям или автоматической регистрации.

В одном устройстве для экспериментальных исследований рака усилитель изображения объединен с электронным микроскопом. Предел увеличения в электронном микроскопе устанавливается из соображений интенсивности электронного пучка. Слабое изображение, полученное в этих условиях в микроскопе, усиливается при помощи усилителя изображения, проецируется прямо на передающую телевизионную камеру. Окончательное изображение можно подать на телевизионный экран или непрерывно записывать на видеомагнитофонную ленту. Таким путем можно достичь увеличения в миллионы раз, хотя, конечно, рост увеличения не влечет за собой увеличения разрешения.

Другое недавнее применение усилителя изображения — это сочетание его с утрафиолетовой микроскопией. Имеющиеся источники ультрафиолетовых лучей обычно мало интелсивны. Кроме того, изображение может регистрироваться только фотографическим путем или на флуоресцентном экране. Препятствием к получению больших увеличений является низкий уровень интенсивности ультрафиолетовых лучей. Здесь на помощь снова приходит усилитель изображения в сочетании с ультрафиолетовым микроскопом. Очень слабее изображение на экране, вызванное ультрафиолетом, превращается в яркое видимое; правда, подобная установка обходится недешево.

Фотоумножитель
Фотопроводники
Архитектурное освещение