Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Мишень, на которую объектив проецирует передаваемое изображение, должна быть покрыта мозаикой, состоящей из нескольких миллионов фотоэмиттирующих ячеек. Таким образом, каждый элемент изображения покрывает несколько ячеек.

Ты, конечно, спрашиваешь себя, как удается сделать подобную мозаику. Для этого на очень тонкую пластинку слюды напыляют крошечные капельки серебра. Затем поверх их осаждают пары цезия. Этот металл очень тонким слоем покрывает каждую капельку серебра. Так формируются эти микроскопические фотоэмиттирующие ячейки, хорошо изолированные друг от друга (рис. 193). На другую сторону пластинки наносят сплошной слой серебра.

Как ты, несомненно, догадываешься, каждая фотоэмиттирующая ячейка образует с этим слоем серебра своеобразный микрокондснсатор. А теперь посмотрим, как такая фотоэмиттирующая мишень может использоваться в передающей телевизионной трубке.

Рис. 193. Конструкция фотоэмиттирующей мишени.

Иконоскоп — предшественник современных передающих телевизионных трубок

Самая первая электронная передающая телевизионная трубка, известная под названием иконоскопа, была изобретена в 1931 г. русским исследователем Владимиром Зворыкиным. Он был ассистентом Бориса Розинга, который в 1907 г. в своей лаборатории первым использовал электронно-лучевую трубку для приема изображений. Фотоэмиттирующая мишень размещалась в глубине задней части вакуумной колбы, имеющей довольно своеобразную форму. Через плоскую стенку расположенный вне колбы объектив проецирует передаваемое изображение на фотоэмиттирующую мозаику. Каждая ячейка мозаики в зависимости от интенсивности освещающих ее световых лучей испускает большее или меньшее количество электронов. Вылетающие электроны притягиваются анодом-коллектором, представляющим собой осажденный металлический слой, покрывающий боковые стенки колбы; положительный потенциал этого анода притягивает элементарные отрицательные заряды — электроны (рис. 194).

Рис. 194. Передающая телевизионная трубка — иконоскоп, созданная в 1931 г. Владимиром Зворыкиным

Из сказанного ты легко поймешь, что каждая фотоэмиттирующая ячейка в зависимости от количества отданных ею электронов становится более или менее положительной. Следовательно, она притягивает некоторое количество электронов к обкладке, которой служит проводящий слой, нанесенный на заднюю поверхность слюдяной пластинки.

А теперь посмотрим, в чем заключается действие электронов, посылаемых электронной пушкой. Сфокусированный луч под воздействием развертки совершает движение по строкам и полукадрам. Управляемый электрическими или магнитными полями, он пробегает по изображению, проецируемому на мозаику. Что же тогда происходит? Какое действие оказывает электронный луч на каждую фотоэмиттирующую ячейку, если обегает их все за 0,04 с?

Так вот, эти электроны нейтрализуют положительный заряд, который свет создаст на каждой ячейке в интервале между двумя последовательными прохождениями луча. Потеряв положительный заряд, ячейка перестает притягивать электроны из металлической обкладки, расположенной на обратной стороне слюдяной пластинки. Освобожденные таким образом электроны проходят через резистор R, соединяющий эту обкладку с положительным полюсом источника высокого напряжения. Протекающий по резистору ток порождает изменения потенциала на выводе резистора, соединенном с обкладкой. А эти изменения потенциала пропорциональны положительному заряду ячеек, т. е. интенсивности освещающего их света.

Как ты, вероятно, уже догадался, эти изменения потенциала и представляют собой видеосигнал, характеризующий яркость элементов изображения. Остается лишь усилить его и использовать для модулирования несущих волн телевизионного передатчика.

Супериконоскоп

Иконоскоп, однако, имеет недостатки. Самый серьезный из них связан с эмиссией вторичных электронов. В этом случае, как и в триоде, — я надеюсь, что ты не забыл этого явления, — удар электронов луча, направленного на ячейки мишени, выбивает из них немало вторичных электронов. Часть этих электронов, к счастью, притягивается анодом-коллектором. Но основная часть распределяется по ячейке, где они притягиваются созданным светом положительным зарядом.

Поэтому иконоскоп заменили трубкой несколько иной конструкции, получившей название иконоскопа с переносом изображения, или супериконоскопа. В этой трубке изображение проецируется на первую фотоэмиттирующую мишень. Вторичные электроны с нее направляются на другую мишень, сделанную из мозаики, подобной той, которую я только что описал, рассказывая об иконоскопе. В результате действия вторичных электронов на мозаике создаются положительные заряды.

Я не вижу смысла подробно описывать устройство и принцип работы супериконоскопа, который в наши дни больше уже не применяется. Отмечу лишь, что большая по сравнению с простым иконоскопом чувствительность определяется тем, что мишень, на которую проецируется световое изображение, покрыта сплошным слоем цезия и не имеет мозаичной структуры.

Суперортикон

Самая совершенная передающая трубка с фотоэмиттирующей мишенью — суперортикон (рис. 195). В этой трубке изображение проецируется на фотоэмиттирующий катод, которому сообщается большой отрицательный относительно расположенной за ним мишени потенциал. Мишень сделана из чрезвычайно тонкой (0,1 мм) стеклянной пластинки, способной благодаря наличию солей металлов проводить электрический ток.

Рис. 195. Конструкция суперортикона. В кружках показаны потенциалы на различных электродах.

Как ты догадываешься, эта мишень эффективно притягивает все электроны, исходящие с фотоэмиттирующего катода. Бомбардировка притягиваемыми таким образом электронами вызывает интенсивный вылет вторичных электронов, которые тут же улавливаются очень тонкой сеткой, установленной между фотокатодом и мишенью на расстоянии сотых долей миллиметра.

В результате вылета вторичных электронов на мишени создаются положительные заряды, величина которых тем больше, чем сильнее освещены соответствующие элементы фотокатода. Эти заряды проходят сквозь тонкую мишень и нейтрализуются электронами перемещающегося луча, направляемого на мишень электронной пушкой.

Самое важное заключается в том, что, достигая мишени, эти электроны не вызывают эмиссии вторичных электронов. Электрод, расположенный около мишени и имеющий небольшой потенциал, ведет себя как настоящий тормоз, замедляющий движение электронов. Поэтому они лишь легонько ударяют по мишени, что предотвращает появление вторичных электронов. Часть электронов остается на мишени и нейтрализует ее положительно заряженные элементы. Остальные возвращаются к электронной пушке, притягиваемые большими положительными потенциалами ее анодов.

Электронный умножитель

Подумав, ты легко придешь к заключению, что интенсивность возвращающегося электронного луча обратно пропорциональна яркости соответствующих элементов изображения. Ведь мы уже отметили, что чем ярче элемент, тем больше положительный заряд соответствующей ему точки на мишени; поэтому он больше поглощает электронов из приходящего луча и, следовательно, меньше их остается в возвращающемся луче.