Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Teoria lamp elektronowych, techniki próżniowe, zagadnienia konstrukcyjne. Nic dodać, nic ująć. Wszystko o lampach.

Moderatorzy: gsmok, tszczesn, Romekd, Einherjer, OTLamp

Awatar użytkownika
szalony
moderator
Posty: 1863
Rejestracja: wt, 14 sierpnia 2007, 14:15
Lokalizacja: Kraków/Zielona Góra

Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: szalony »

Każdemu znana jest zasada działania noktowizora. Noktowizory generacji "0" poczynając od niemieckiego "Vampira" z końca II wojny światowej widzą tylko przy oświetleniu terenu podczerwienią. Wzmacniacze obrazu generacji 1, poczynając do fotokatod Na-K-Cs-Sb (fotokatoda S20) w latach 50 pierwszy raz przekroczyły czułość 200uA/lm i umożliwiły, zwłaszcza po wprowadzeniu układu kaskadowego stworzenie noktowizorów widzących w zastanym świetle resztkowym (światło gwiazd, księżyc). Większość noktowizorów dostępnych dla amatorów posiadała wzmacniacze obrazu tego typu, dziś wyparły je noktowizory cyfrowe oparte o kamerę z czułą matrycą, oferujące lepszą jakość obrazu, pozbawione cechujących I generację potężnych zniekształceń geometrii i wściekle zielonego koloru. Prawdziwym przełomem było jednak wprowadzenie przetworników z płytką mikrokanalikową (microchannel plate), czyli II generacji. Zastosowanie płytki mikrokanalikowej jako elektrody powielającej to przepaść w działaniu noktowizora (i jego cenie :cry: ). Nawet posiadany przeze mnie stary, ważący 2kg ruski Bajgysz-6U, jedyny noktowizor II generacji który posiadam deklasuje wszystkie przyrządy I generacji, i większość noktowizorów cyfrowych. Przy świetle księżyca w nowiu i świetle gwiazd widzi dość nieźle na odległość 150-180 metrów. Później wprowadzono autogating (automatyczną regulację wzmocnienia, ratującą przetwornik przed zniszczeniem w przypadku np. zaświecenia w noktowizor latarką), i generacje 2+, 3, 3+, itd. Zasada działania jest jednak wciąż ta sama - fotokatoda, płytka mikrokanalikowa, i luminofor (+ światłowody). Ceny wahają się od 12 do 60 tysięcy złotych za przyrząd.

Czy ktoś z kolegów zetknął się bliżej z takimi przetwornikami? Produkowano je może w Polsce, chociaż próbnie (np. PIE) ?

Porównanie generacji: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=MElDLRfd21o
Senza mai stancià nè mai rifiatà
Cumbattenti d'onore di Santa Libertà
Parechji sò spariti à o fior' di l'età
Surghjent'è acque linde di lu fium'unità
alpher
375...499 postów
375...499 postów
Posty: 471
Rejestracja: czw, 18 stycznia 2007, 03:50
Lokalizacja: Mississauga

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: alpher »

Veritasium zrbil ostatnio bardzo ciekawy filmik porownojacy rozne noktowizory.
https://www.youtube.com/watch?v=UAeJHAFjwPM
Awatar użytkownika
Alek
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 1895
Rejestracja: wt, 2 października 2012, 08:40
Lokalizacja: Świat

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Alek »

O ile wiem, były próby stosowania płytek mikrokanalikowych, ale to już raczej po "rozwodzie próżni" z PIE, a więc po 1971 r. i było to już raczej za czasów OBREP albo OBRPO. Z prób tych nie wyszło jednak nic konkretnego. Koniec produkcji przetworników noktowizyjnych (jakichkolwiek) w ówczesnym OBREP to chyba 1991 r.
Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 11308
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: tszczesn »

Nie mam niestety żadnego przetwornika z płytką mikrokanalikową, choć trzymałem takie w ręku. Jakiś czas temu udało mi się kupić taką ciekawostkę:
1p25a.jpeg
- bodajże pierwszy amerykański wzmacniacz obrazu. Nie mam pojęcia jak można było patrzeć w wizjer zakończony tą półkulistą soczewką.

Mam też takie coś:
cos.jpeg
cos1.jpeg
cos2.jpeg
. Jest naprawdę duży, nie mam pojęcia co to za typ i kto go wyprodukował, bo nie ma żadnych oznaczeń.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Awatar użytkownika
Alek
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 1895
Rejestracja: wt, 2 października 2012, 08:40
Lokalizacja: Świat

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Alek »

Ten jest być może kaskadowy. O ile wiem, kaskadowe były robione w PIE/OBREP. Ale dokumentacja została zniszczona, za moich czasów w pomieszczeniu po tzw. kancelarii tajnej były tylko puste okładki z tytułami.
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

Ciekawe efekty są przy obserwacji nieba, wzmocnienie jest tak ogromne, że ujęcia jakie trzeba składać z kilkudziesięciu lub kilkuset ujęć naświetlanych od 30s do kilku minut, widoczne są za pomocą wzmacniaczy w czasie rzeczywistym :)

https://www.youtube.com/watch?v=ML_LYZmGado

https://www.youtube.com/watch?v=qbRDRyl3LZg&t=26s

https://www.youtube.com/watch?v=WYvNax5q3Sg
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

A tak swoją drogą, to szukałem jakiejś literatury w której są jakieś szczegóły budowy wzmacniaczy obrazu, konstrukcji, stosowanych pokryć czy budowy i wykonania elektrod i powiem iż ciężko z tym..

Ma ktoś może z forumowiczów jakieś linki na materiały w temacie ?

Zastanawia mnie strasznie np. jak to jest, że elektrony wybite wtórnie z dynody poruszają się zgodnie z torem ruchu elektronu wybijającego, bo aby na luminoforze powstał obraz to wektor i kierunek toru lotu elektronów wtórnych musiał by być taki sam. Czy się mylę ?

Do tej pory żyłem w przekonaniu, że owszem, elektrony wtórne rozbiegają się w różnych kierunkach. Można na nie oddziaływać, przyciągnąć, uformować wiązkę, ale wtedy nie będzie obrazu, kopi toru lotu elektronów pierwotnych..

Emisja wtórna musi powstać po drugiej stronie dynody, a nie jak klasycznie na tej samej powierzchni dynody jak w fotopowielaczu. To jak taka dynoda jest zrobiona ? Tu nie wystarczy przeźroczystość jak w przypadku fotokatody aby uzyskać emisję z drugiej strony, bo tu elektron wybija elektrony, a nie foton..
Awatar użytkownika
Alek
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 1895
Rejestracja: wt, 2 października 2012, 08:40
Lokalizacja: Świat

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Alek »

Technik_221 pisze: wt, 30 stycznia 2024, 10:38 A tak swoją drogą, to szukałem jakiejś literatury w której są jakieś szczegóły budowy wzmacniaczy obrazu, konstrukcji, stosowanych pokryć czy budowy i wykonania elektrod i powiem iż ciężko z tym..

Ma ktoś może z forumowiczów jakieś linki na materiały w temacie ?

Zastanawia mnie strasznie np. jak to jest, że elektrony wybite wtórnie z dynody poruszają się zgodnie z torem ruchu elektronu wybijającego, bo aby na luminoforze powstał obraz to wektor i kierunek toru lotu elektronów wtórnych musiał by być taki sam. Czy się mylę ?

Do tej pory żyłem w przekonaniu, że owszem, elektrony wtórne rozbiegają się w różnych kierunkach. Można na nie oddziaływać, przyciągnąć, uformować wiązkę, ale wtedy nie będzie obrazu, kopi toru lotu elektronów pierwotnych..

Emisja wtórna musi powstać po drugiej stronie dynody, a nie jak klasycznie na tej samej powierzchni dynody jak w fotopowielaczu. To jak taka dynoda jest zrobiona ? Tu nie wystarczy przeźroczystość jak w przypadku fotokatody aby uzyskać emisję z drugiej strony, bo tu elektron wybija elektrony, a nie foton..
Zakładam, że mówisz o przetwornikach zerowej i pierwszej generacji. Elektrony są emitowane z fotokatody i nie ma tu mowy o elektronach wtórnych. Obraz fotoelektronowy jest pomniejszany dzięki soczewce elektrostatycznej na ekranie powleczonym luminoforem. Wzmocnienie obrazu polega tu więc zarówno na zwiększeniu gęstości prądu jak i na tym, że elektrony mają sporą energię kinetyczną, uzyskiwaną w przyspieszającym polu elektrycznym, co przekłada się na jaskrawość obrazu.

Soczewki elektronowe tychże przetworników były mniej lub bardziej skomplikowane: mogło to być jedno napięcie przyspieszające lub kilka, ale nie ma tu mowy o powielaniu elektronów.

Były jeszcze przetworniki kaskadowe. Ale tu było tak, że obraz uzyskiwany na ekranie służył do naświetlania fotokatody kolejnego stopnia. Nie ma tu więc mowy o powielaniu elektronów jak w fotopowielaczu.

O elektronach wtórnych możemy mówić w przetwornikach II generacji, a więc już z płytką mikrokanalikową. Tam sprawa jest prosta: każdy taki mikrokanalik to jakby piksel i jednocześnie elementarny powielacz elektronów. Otworki są skierowane od fotokatody do ekranu, ponadto polaryzacja obu stron płytki mikrokanalikowej jest taka, że istnieje w tych kanalikach pole przyspieszające.
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

Niby zasada prosta, fotokatoda -> ekran, ewentualnie płytka wzmacniająca pomiędzy.

Czytając po raz pierwszy opisy budowy, wydawało by się, że wystarczy naprzemiennie ustawić w próżni fotokatody i ekrany i gotowe :)

Doktoryzuję temat od kilku dni, i chyba nie jest to takie jednak proste jak by się wdawało. Wczytując się głębiej np. w opis wzmacniaczy kaskadowych wychodzi, że są ze sobą połączone najprawdopodobniej plastrem tysięcy sprasowanych światłowodów (nie znalazłem nigdzie dokładnego opisu), aby przeprowadzić światło "tunelami" z ekranu poprzedniego na następną fotokatodę bez jego rozpraszania i w sposób prostoliniowy i punktowy.

Prawdopodobnie następstwem prac nad sprzęgnięciem wzmacniaczy w kaskadę była płytka mikrokanalikowa, która jest uprzednio opracowanym sprzęgiem optycznym wzmacniaczy kaskadowych, ale z pochylonymi włóknami i pokryta dwustronnie materiałem przewodzącym aby powierzchnie uzyskały potencjał elektryczny.

W różnych opisach konstrukcji wzmacniaczy 1 i 2giej generacji przewija się pojęcie wykorzystania "inwersji elektrostatycznej". Nigdzie nie jest wyjaśnione na czym polega i czemu służy w tubach wzmacniających. Ktoś się z tym spotkał , wie o co chodzi ?

Opisane są też, szczególnie w anglojęzycznych źródłach składy fotokatod dla drugiej i trzeciej generacji od S1 do S25. Ale to są tylko materiały. A spotkał się ktoś z jakimś opisem praktycznej preparacji lub sposobu produkcji takich fotokatod ?

Zaskoczyła mnie w ogóle informacja, że: "Ze względu na strategiczne znaczenie dla obronności, USA nie prowadzą eksportu noktowizorów III i IV generacji oraz kontrolują eksport generacji II ". Patrzenie po ciemku rzecz niebezpieczna i dla wybrańców wychodzi na to :) :)

Nie każdemu wolno :) :)
Awatar użytkownika
Alek
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 1895
Rejestracja: wt, 2 października 2012, 08:40
Lokalizacja: Świat

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Alek »

Zapomnij o fotokatodach do przetworników II i III generacji, jeśli nawet nie spróbowałeś z tlenowo- cezowo- srebrową. Co do "inwersji elektrostatycznej" chyba jednak chodzi o zamianę obrazu optycznego na obraz ładunkowy...
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

Ja bym się tam pobawił :) Temat dla mnie strasznie interesujący, z racji posiadania teleskopu i prób astrofotografii mgławic itd..

Komorę próżniową do wysokiej próżni posiadam, jakieś tam doświadczenie w nanoszeniu cienkich warstw metodą PVD i CVD, też posiadam, największe chyba w rozpylaniu jonowym (robiłem kiedyś ogniwa fotowoltaiczne, przełom to nie był ale kilka zadziałało :) ) , możliwość spiekania do 1300*C w atmosferze ochronnej też posiadam, hmm..

Udało mi się też z powodzeniem zrobić szkło przewodzące FTO niemal o fabrycznych parametrach, i kilka warstw półprzewodnikowych.

Problemem zawsze jest oczywiście czystość preparatów i syntezy oraz dostęp i cena do egzotycznych związków czy metali jeśli są użyte :(
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

Płytka mikrokanalikowa MCP w powiększeniu:
MCP_1.jpg
widok poprzeczny:
MCP_2.jpg

O ile wykonanie nowoczesnych warstw fotokatody czy nawet ich hodowli na krysztale w warunkach amatorskich uważam że jest wykonalne i zależy od zaangażowania i posiadanych środków i czasu to płytka taka chyba odpada :) :P :) :P

Ciekawe jak to technologicznie rozwiązali ..
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Awatar użytkownika
Alek
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 1895
Rejestracja: wt, 2 października 2012, 08:40
Lokalizacja: Świat

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Alek »

Budowa płytki mikrokanalikowej nie jest na pewno prosta, ale moim zdaniem jest możliwa w warunkach amatorskich- być może na drodze elektronolitografii. Próbowałbym w cienkich płytkach kwarcowych, ale moja wyrzutnia daje zbyt duże średnice wiązki, bo jest przeznaczona do spawania.

Sprawa wytwarzania fotokatod jest też możliwa, ale wymienione przez Ciebie fotokatody wieloalkaliczne są technologicznie trudne i muszą być wytwarzane w zasadzie już w docelowym przyrządzie. Do tej pory próbowałem z fotokatodą tlenowo- cezowo- srebrową i już samo to nie było łatwe.
Robiłem zresztą fotokatodę, co do której nie zależało mi na przezroczystości, natomiast w przetworniku obrazu jest to kluczowe.

Radziłbym temat zaczynać właśnie od półprzezroczystej fotokatody tlenowo- cezowo- srebrowej i ekranu luminescencyjnego, a więc od budowy przetwornika zerowej lub pierwszej generacji :idea: .
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
atom1477
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 768
Rejestracja: śr, 28 listopada 2007, 17:31

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: atom1477 »

Gdzieś kiedyś czytałem jakieś materiały o płytkach mikrokanalikowych.
Było tam sporo informacji, no ale poza ich technologią wykonania.
Sam się zastanawiałem czy by coś takiego nie spróbować wykonać.
No ale samemu robić tyle rzeczy na raz to się nie da. Jednak mając kilka osób i dzieląc się pracą, coś by może z tego wyszło.
Odbiornik TV na 2 tranzystorach/lampach: Prima II/Prima III:
viewtopic.php?f=16&t=29213
Technik_221
25...49 postów
25...49 postów
Posty: 33
Rejestracja: wt, 23 stycznia 2024, 19:57

Re: Przetworniki obrazu II i wyższych generacji.

Post autor: Technik_221 »

Alek pisze: pt, 2 lutego 2024, 11:54
Radziłbym temat zaczynać właśnie od półprzezroczystej fotokatody tlenowo- cezowo- srebrowej i ekranu luminescencyjnego, a więc od budowy przetwornika zerowej lub pierwszej generacji :idea: .
Oczywiście, że nie od płytki mikrokanalikowej bym zaczą, tylko od układu fotokatoda -> ekran, i nie do końca miałem na myśli próbę kopiowania 1:1 fotokatod wieloalkaicznych.

Jest bardzo wiele materiałów które za pewne nie zostały przetestowane lub zbadane w takich zastosowaniach jak wzmacniacze obrazu, przy dzisiejszej dynamice rozwoju niektórych technologii. Zwykle fotokatody mają wiele wspólnego i pokrewnego materiałowo i technologicznie z diodami LED, OLED, warstwami w ogniwach fotowoltaicznych.

Chodzi mi o przetestowanie materiałów perowskitowskich w roli fotokatod, ogólny opis np. tutaj: https://pl.dsisolar.com/info/an-introdu ... 66120.html

Są osiągalne w warunkach "domowo-laboratoryjnych", mają świetne parametry, łatwo się domieszkują, wytwarzają. Niektóre są nawet nanoszone rozpuszczalnikowo. Nie będę tu rozwijał do konkretnych, bo nie o to chodzi, ale kusi mnie zrobić i sprawdzić kilka mi znanych i dobrze opisanych, jak się zachowają w roli fotokatody. Przypuszczam iż nie było takich prób. Polska fabryka ogniw na bazie perowskitów dopiero jest w fazie uruchomienia, odkryli dużo z perowskitów i opisali, i przypuszczam iż nie były testowane w takiej roli.