Предлагаемая читателям монография посвящена разработке электронно-оптических преобразователей (ЭОП) и усилителей яркости изображения, а также их научным применениям. Книга интересна тем, что ее авторы были почти всегда пионерами в этой области. Они использовали разработанные приборы не только в физике, но как энтузиасты этой техники настойчиво «внедряли» их в астрономическую практику, в биологию, в медицину и т. п.
Вспоминается, как дело доходило до курьезов, когда не удавалось убедить астрономов и оптиков в необходимости использовать усилители света, в которых фотографически регистрировался каждый электрон, вылетевший из фотокатода. Им казалась непривычной картина далекой туманности или спектра, состоящая из точек-—следов отдельных электронов. Трудно было «расстаться» со снимками, где подобные картины были «гладкими», с полутонами. Забывали, что для этого требовались яркие источники света. Но теперь подобное —достояние истории. Перед астрономами открываются перспективы изучения звезд 25-г 30 звездной величины. Оптики получили уникальную возможность исследовать лазерные импульсы с разрешением по времени до 10~12 сек, а в близкой перспективе и до 10~14 сек.
Книга состоит из четырех разделов.
Раздел I представляет интерес для общего ознакомления с проблемами электронной оптики. Здесь изложен принцип Ферма— Гамильтона и теория аберраций электронных изображений. Особое внимание уделено хроматической аберрации, ограничивающей вместе с принципом неопределенности временное разрешение электронно-оптических устройств.
В главе 2 раздела I теоретически рассмотрен вопрос о временной информации, которую может дать обычная и электронная оптика. Этот вопрос, ввиду большой значимости, подробно обсуждается также в главе 16 раздела IV. Содержание этих глав во многом оригинально и не встречалось в монографической литературе. В главе 3 подробно разобран вопрос об информационных и флуктуационныл свойствах изображений.
Во втором разделе описаны фокусирующие системы ЭОПов и усилителей яркости изображения. Изложение начинается с простого «стакана Холста», причем дается описание отдельных элементов современных видов ЭОПов и усилителей яркости. Этот раздел содержит большое количество данных по фотокатодам и люминофорам. В главах 7 и 8 подробно описываются принятые в разных странах основные типы ЭОПов и усилителей яркости изображения. Материал главы 9 посвящен важнейшим вопросам: шумам ЭОПов и чувствительности усилителей яркости.
Раздел третий целиком посвящен научным применениям ЭОПов и усилителей яркости. Глава 10 содержит описание разновидностей люминесцентной камеры. Кажется вероятным, что этот прибор обладает большими, пока еще недостаточно использованными возможностями не только в ядерной физике, биологии и медицине, но и во внеземной астрономии— для отыскания источников быстрых заряженных частиц и тяжелых ядер. Камера позволяет с высокой точностью определить направление полета каждой быстрой частицы при высокой эффективности регистрации.
Главы 11 и V2 относятся к применениям усилителей яркости в спектроскопии, физике плазмы и особенно астрономии. Эти главы снабжены большим количеством иллюстративного материала, показывающего, что применение фотоэффекта и электронной оптики открывает совершенно неожиданные возможности в этих областях науки. Далее, в главе 13, приводятся примеры использования усилителей яркости в биологии, медицине и микроскопии.
Наконец, последний, четвертый раздел книги отведен исследованию наносекундпых и субнапосекундпых процессов. Здесь дано описание разнообразных установок, применяемых для этой цели в разных странах, и кратко изложены некоторые результаты, полученные с их помощью. В главе 15 описана промышленная электронно-оптическая аппаратура для высокоскоростной фотографии как отечественная, так и выпускаемая в США, Великобритании, Франции.
Как уже было сказано, в главе 16 собран материал по экспериментальному определению временного разрешения электронной хронографии в области до 10~12 сек. Здесь особо интересны лазерные измерения.
Издание этой книги было задумано давно. Мы тогда обратились к ряду выдающихся исследователей разных стран, работающих в этой области. По нашей просьбе прислали интересные оттиски работ X, Андертоп, В. Н. Бакшин, П. X. Бети, Дж. Бол, Л. Гийо, Т. Данхем, Л. У. Джонс, П. П. Добронравии, Дж. Э. Кетч-п°л, К. Р. Кольмен, М. Я. Корн, Дж. С. Куртнн-Пратт, у- С. Ливингстон, В. Б. Никонов, М. Л. Перл, В. В. Прокофьева,
У. П. Раффен. Дж, Т. Рейнольде, Ж. Ру, А. В. Северный, •С. У. Смит, Р, Е. X. Тревор, А. У. Шардт, П. Шагч-н, У. Н. Чер-ман, Р. А. Чиппендейл, Б. Дж. Эмберсон. Всем им мы приносим искреннюю благодарность.
Болезнь профессора Михаила Михайловича Бутслова и затем его внезапная кончина надолго задержали выход книги.
Материал книги подобран и расположен так, чтобы облегчить знакомство с этой областью неспециалисту и позволить исследователю, пожелавшему продолжить разработку и применение ЭОПов и усилителей яркости, начать работу без повторе* ния уже известного. Поэтому книгу можно рекомендовать студентам старших курсов, аспирантам, научным работникам, инженерам и конструкторам электронно-оптической аппаратуры.
Книга снабжена большим списком литературы.
Е. /(. Завойский
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редактора........................ 6
Предисловие ........................ 9
Введение............•'-............ ^
§ В.1. Краткий очерк развития техники и применений ЭОПов ... 11
§ В.2. Принципы передачи изображений........... 14
§ В.З. Получение электронных изображений в электрическом поле 18
§ В.4. Вопросы метрологии изображений........... 22
Раздел 1. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИЗОБРАЖЕНИЙ ... 27
§ 1.1. Принцип Ферма — Гамильтона............ 27
Глава 1. Аберрации электронных изображений ..."....... 30
§ 1.2. Геометрические аберрации.............. 30
§ 1.3. Хроматические аберрации............... 38
Глава 2. Временное разрешение изображений........... 43
§ 1.4. Физическое временное разрешение световой оптики..... 43
§ 1.5. Физическое временное разрешение электронно-оптических преобразователей .................. 47
§ 1.6. Техническое временное разрешение.......... 55
§ 1.7. Некоторые выводы о временном разрешении оптических и
электронно-оптических систем............. 60
Глава 3 Информационные свойства изображений.......... 62
§ 1.8. Качество изображения...... ........ 62
§ 1.9. Частотно-контрастная характеристика.......... 63
§ 1.10 Способы определения частотно-контрастных характеристик . . 67 § 1.11. Флуктуанионные свойства изображений. Обобщенный квантовый выход.................... 70
§ 1.12. Передача градаций яркости изображений. Понятие информации....................... 76
§ 1.13. Информационная емкость и информационный квантовый выход идеального изображающего устройства........ 79
Раздел II. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И УСИЛИТЕЛИ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ........... 85
I лава 4. Фокусирующие системы электронно-оптических преобразователей 85
| 2.1. Электростатические иммерсионные линзы для ЭОПов .... 85
§ 2.2. Магнитные фокусирующие системы ЭОПов........ 92
Глава 5 Полупрозрачные фотокатоды с внешним фотоэффектом .... 96
§ 2.3. Серебряпо-кислородно-цезневый фотокатод........ 97
§ 2.4. Суръмяно-цезиевый фотокаюд............. 104
§ 2.5. Многощелочиые фотокатоды.............. 109
§ 2.6. Структура полупрозрачных фотокатодов......... 113
§ 2.7. Перенос фотокатодов................ 116
§ 2.8. Дальнейшее усовершенствование фотокатодов...... 119
§ 2.9. Распределение начальных скоростей фотоэлектронов .... 125
Глава б. Люминесцентные экраны для электронно-оптических преобразователей......................... 130
§ 2.10. Исследование светоотдачи и пространственного разрешения
сульфидных и сульфид-селенидных экранов........ 130
§ 2.11. Методы изготовления люминесцентных экранов с высоким пространственным разрешением..... ........ 133
§ 2.12. Световые характеристики люминесцентных экранов..... 136
Глава 7. Основные типы электронно-оптических преобразователей .... 141
§ 2.!3. ЭОП с прямым переносом изображения......... 141
§ 2.14- Времяанализирующие электронно-оптические преобразователи 149
§ 2.15. Электронно-оптические диссекторы........... 166
§ 2.16. Усилительный ЭОП с магнитной фокусировкой изображения 167
§ 2.17. Фотокоитакгные электронно-оптические преобразователи . . . 170
§ 2.18. Электронографический преобразователь изображения , .... 172
Глава 8. Усилители яркости изображения............ 181
§ 2.19. Многокамерные ЭОПы с магнитной фокусировкой изображения ....................... 181
§ 2.20. Каскадные вторично-электронные усилители яркости изображения ...................... 188
§ 2.21. Многокамерные ЭОПы с электростатической фокусировкой
изображения.................... 189
§ 2.22. Телевизионные передающие трубки с усилительной мишенью 192
§ 2.23. Микроканальные усилители яркости изображения..... 195
§ 2.24. Усилители рентгеновского изображения......... 199
Глава 9. Шумы, чувствительность, информационные характеристики усилителей яркости изображения................. 205
§ 2.25. Собственные электронные шумы усилителей яркости изображения .............. ...... 205
§ 2,26. Дисперсия коэффициента усиления и обобщенный квантовый
выход многокамерных ЭОПов............. 214
§ 2.27. Усиление яркости изображения............ 217
§ 2.28. Частотно-контрастные характеристики электронно-оптических
приборов и их основных компонент........... 219
§ 2.29. Информационная емкость ЭОПов и фотоэмульсий ..... 224
Раздел III. НАУЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ...................... 227
Глава 10. Применение усилителей яркости изображения в ядерной физике 227
§ 3.1. Люминесцентная камера............... 227
§ 3.2. Искровые счетчики с субнаносекундным разрешением .... 255 § 3.3. Фотографирование черепковского излучения релятивистских
заряженных частиц................. 257
§ 3.4. Регистрация нейтронных изображений, а также треков в стри-
мерной камере................... 269
Глава // Применение усилителей яркости в оптической спектроскопии
и фишке плазмы..................... 272
& 3.5. Методика электронно-оптической спектрохронографии . . . 272 & 36 Спектроскопические исследования плазмы с применением
ЭОПов......................277
& 3.7. Оптическая спектроскопия на пучках ускорителей.....282
Глава 12 Применение усилителей яркости изображения в астрономии . . 284
& 3.8. Пороговая чувствительность астрономических наблюдений , . 284
§ 3.9. Астрономические установки с усилителями яркости.....291
§ ЗЛО. Астрономические результаты, полученные с помощью усилителей яркости изображения...............300
Глава 13. Применение усилителей яркости изображения в биологии, медицине, микроскопии.................... 314
§ З.П. Микроскопия с усилителями яркости изображения ..... 314 § 3.12. Рентгенография и ауторадиот рафия с усилением яркости изображения.....................319
§ 3.13. Результаты применения усилителей яркости в медицинской
рентгенодиагностике ................. 325
§ 3.14. Микробиологические результаты............327
§ 3.15. Измерения квантового выхода глаза.........• 329
§ 3.16. Достижения в медицинской ауторадиографии и в рентгено-
структурном анализе ................ 330
Раздел IV- ПРИМЕНЕНИЕ ЭОПов В ИССЛЕДОВАНИИ БЫСТРОПРО-
ТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ................332
Глава 14. Экспериментальные электронно-оптические установки для исследования процессов наносекундного и субнаносекундного диапазонов 332
§ 4.1. Однокадровые электронно-оптические камеры...... 334
§ 4.2. Многокадровые лупы времени............ 337
§ 4.3. Установки для электронно-оптической хронографии с непрерывной разверткой изображения............ 341
§ 4.4. Установки для электронно-оптической хронографии с импульсной линейной разверткой изобоажения......... 349
§ 4.5. Применение усиления яркости изображения в осциллографии 361
Глава 15. Промышленная электронно-оптическая аппаратура для высокоскоростной фотографии................. . 364
§ 1.6. Установка УС-01 и лупы времени серии ЛВ....... 364
§ 4.7. Лупы времени серии ЛВЭ.............. 368
§ 4.8. Камеры для электронно-оптической хронографич серии ФЭР 370 § 4.9. Высокоскоростные электронно-оптические камеры «КАДР-4-
ЗИС», «КАНАЛ» и ЛВ-05.............. 376
§ 4.10. Промышленные высокоскоростные электронно-оптические камеры США, Великобритании и Франции......... 377
Глава /б. Исследование наносекундных и пикосекундных процессов электронно-оптическим методом ............ ..... 382
§ 4.11. Определение реального временнбго разрешения ЭОПов . . . 382
§ 4.12. Исследование искровых разрядов............394
§ 4.13. Лазерные исследования...............396
Цитированная литература .... ............... 407
Цена: 150руб.
