Найбільш характерними для цієї групи приладів є відикони. Відикон –передаюча трубка з мішенню з фотоопору. Матеріалами для фотомішені служать: амфорний селен, трьохсерниста сурма (стибніт), з’єднання свинцю, селена кадмія і т. п.
Конструкція трубки проста (рис. 1.28). На торцеву внутрішню поверхню колби 3 нанесена напівпрозора сигнальна пластина 1, покрита шаром фотоопору 2, –– це мішень. Перед мішенню встановлена сітка 4, що з’єднана з другим анодом 5 і служить для створення однорідного електричного поля в області мішені. Електронний промінь що комутує формується прожектором (11 – катод, 10 – електрод, що прискорює, 9 – перший анод) звичайним способом.
Рис 1.28
Поздовжнє однорідне магнітне поле для фокусування комутаційного променя утворюється довгою фокусуючою катушкою 8. Котушки 7 (що відхиляють промінь), створюють поперечні магнітні поля в напрямку рядкової і кадрової розгорток. Котушки 6 (що коректують промінь) призначені для компенсації радіальної складової швидкості електронів, що викликано неспівпаданням осі електронного прожектора з напрямком магнітних силових ліній довгої фокусуючої котушки 8. Анод іноді виконується розрізним, і складається з двох частин. Це дозволяє проводити динамічне фокусування електронного променя для забезпечення більшої чіткості на краях зображення. Трубка може працювати як в режимі повільних, так і в режимі швидких електронів. В першому випадку на сигнальну пластину (мішень) подається напруга Uс.п. біля +20В відносно катода. При цьому коефіціент вториної емісії фотоопору менше одиниці.
Розглянемо схему утворення сигналу у відиконі (рис. 1.29). Під дією електронного променя потенціал правої обкладинки кожної елементарної ємності мішені Се доводиться до потенціалу катода (розглядається ідеальний випадок повної комутації). Після відходу променя ємність починає розряджатись через опір Rе. В зв’язку з цим на освітлених елементах мозаїки конденсатор буде розряджатися швидше, а на затемнених –– повільніше. Тому до моменту наступного циклу комутації для вирівнювання потенціалу мішені на світлих місцях потрібно буде більший струм, чим на темних. В сигналі відикону міститься інформація про середню складову.
В режимі швидких електронів на сигнальну пластину подається потенціал в кілька сотень вольт відносно катоду. При цьому коефіцієнт вторинної емісії мішені більший одиниці і, під дією електронного бомбардування її потенціал зі сторони комутуючого променя встановлюється приблизно рівним потенціалу другого анода, а не катода. В решті процес утворення сигналу такий же, як і при комутації мішені променем повільних електронів.
Рис 1.29
Відикон володіє відносно великою інерційністю. Розрізняють два види інерційності –– фотоелектричну і комутаційну. Перша пов’язана з тим, що явище фотопровідності інерційне, тому при зміні освітленості мішені відповідна зміна провідності здійснюється за кінцевий проміжок часу. Комутаційна інерційність пов’язана з недостатньою величиною струму електронного променя. Внаслідок цього за один цикл зчитування потенціальний рельєф знімається не повністю. Залишковий сигнал від кількох попередніх кадрів при передачі рухомих об’єктів створює нечіткість зображення. Особливо помітна інерційність при малому освітленні.
Світлові характеристики відикона наведені на рис. 1.30. Відикон, що працює в режимі швидких електронів, дозволяє значно більші зміни напруги на сигнальній пластині і тому може працювати в більшому діапазоні освітленості, але в режимі повільних електронів відикон володіє більшою чутливістю.
Спектральні характеристики відиконів залежать від матеріалу фотопровідного шару і охоплюють дуже широку область –– від інфрачервоного до рентгенівського випромінювання.
Рис 1.30
Апертурні характеристики відіконів залежать від розмірів мішені. Для дюймового відікона (діаметр колби 26 мм) вони гірші, ніж у суперротікона. Півторадюймові відікони мають кращі характеристики. Відомі відікони з більшим діаметром колби 61 і 76 мм, що забезпечують роздільну здатність до 6000 ліній. Розроблені також мініатюрні відікони з діаметром колби 13-15 мм з роздільною здатністю 300-500 ліній, що представляють інтерес для різних телевізійних зондів, які повині пройти через малі отвори.
Простота конструкції, невисока вартість, малі габаритні розміри і маса в поєднанні з високою чутливістю обумовлюють широке застосування цих трубок в специалізованих телевізійних системах. В віщальному телебаченні ці трубки застосовуються в основному для передачі кінофільмів, оскільки там легко створюються високі освітленості, при яких інерційність мішені падає до прийнятної величини. Розроблені відікони з електростатичним фокусуванням і відхиленням що дозволяє зменшити масу приладу приблизно в 10 раз, правда за рахунок деякого погіршення роздільної здатності.
Різноманітність структур мішеней передаючих трубок з внутрішнім фотоефектом обумовило появу в літературі багато різних найменувань. Зокрема, трубки з гетероструктурними мішенями, що володіють високими технічними показниками, називають халнікон (кадмікон, гетерокон), сатікон, ньювікон.
Сатікон, назва якого отримана з перших букв назв елементів (Se-As-Te), що входять в склад мішені, отримав велике розповсюдження як в побутовій, так і в високоякісній студійній апаратурі, в тому числі і в камерах для ТВР. Ці трубки випускаються діаметром 25, 18, 12, і 8 мм.
Бівікон –– подвійний відікон. Містить дві електронні гармати і дві сприймаючі зображення мішені. Фокусуюча і відхиляюча системи загальні для обох променів. Бівікон забезпечує високу (~0,5%) точність геометричного суміщення зображення обох датчиків без застосування компенсації.
Апертурні характеристики приладів з діаметром колби 18 мм наведені на рис. 1.31.
Рис. 1.31
Передаючі телевізійні трубки з фотодіодним шаром
Плюмбікон (глетікон). Відрізняється від відікона тим, що в ньому застосована фотодіодна мішень з р–і–n структурою, яка володіє малою інерційністю і лінійною світловою характеристикою. Мішень трубки трьохшарова: поверх прозорої сигнальної пластини 2 (рис. 1.32) напиленої на внутрішню передню поверхню скляного балона 1 трубки, нанесений прозорий шар напівпровідника 3 з провідністю типу n, потім товстий (10––15 мкм) шар 4 і–типу, а поверх нього шар 5 типу р, надзвичайно тонкий, щоб виключити розтікання зарядів по поверхні.
Шар і виготовлений з оксиду свинцю (PbO) і має дуже високий темновий опір. При комутації електронним променем шар р приводиться до потенціалу катода, р–n перехід зміщується в запираючому напрямку, що додатково збільшує темновий опір мішені. При освітлені мішені основна частина падаючого випромінювання поглинається в шарі і, викликаючи там генерацію носіїв заряду. Завдяки великій напруженості електричного поля в зоні і пари носіїв легко розділяються, не рекомбінуючи, і швидко проходять всю зону. Це дозволяє зробити шар і в 3–5 раз товстішим, чим мішень у звичайному відіконі, без риску збільшити розтікання зарядів на мішені і тим самим зменшити Се (рис. 1.29), а в результаті і комутаційну інерційність.
Плюмбікон має ряд переваг: велику чутливість (може працювати при освітленості на фотокатоді 1–2 лк); високу роздільну здатність; малий (5% проти 25–30% у звичайних відіконів) залишковий сигнал після зчитування потенційного рельєфу; малий темновий струм (в сто раз менше струму сигналу) і внаслідок цього високу (не нижче 0,93) рівномірність сигналу по всьому полю зображення; високу стабільність світлової характеристики. Ці властивості плюмбікона дозволяють використовувати його не тільки в монохромних, але і високоякісних кольорових камерах. Апертурні характеристики 18 мм трубки наведені на рис. 1.31.
Рис. 1.32
Кремнікон. В цієї трубки мішень представляє собою впорядковану фотодіодну матрицю з кількох сотень тисяч кремнієвих фотодіодів, що виконана на пластині з монокристалічного кремнію. В порівнянні з плюмбіконом володіє більш високою чутливістю (при освітленості на мішені 10-4лк вихідний струм складає 10-4 мкА), більшим світловим динамічним діапазоном, підвищеною температурною стійкістю мішені.