具有以铁电方式工作的靶的光学替续系统技术方案

本发明专利技术叙述的是一个光学转象系统，它包括一个电绝缘材料靶子，其透射光取决于和光的传播方向平行的电场；用电子束扫描靶的第一个面的装置，一个阳极用来收集二次电子；一个透明而导电的平板安放在靶的第二个面．靶的特征在于，光学转象系统有一个热交换器，它对靶起作用，使靶在正常运转时形成：一个有用的中心区，在该区靶呈现单畴铁电相，以及一个中性外围区，温度高于居里温度，在该区靶呈现顺电相．光学转象系统用于在大屏幕上形成电视图象．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术叙述的是一个包括电绝缘材料靶子的光学转象系统，而透射光取决于和光的传播方向平行的电场。这里指的是用电子束扫描所述靶子的第一个面，一个用来收集被电子束打出的二次电子的阳极，一个装在靶第二个面的透明而导电的平板，该平板接收视频信息电信号，从而形成一个控制电极，该靶由一种在低于某一温度时就变成铁电体的材料组成，这个温度称为居里温度，在这个温度附近光学转象系统运转。用在电视放映机中的这种光学转象系统已在书FR1，473，212和FR1，479，284中说明。为了更好地了解这个专利技术，下面对上述光学转象系统的工作原理进行叙述。至于更广泛的信息可以从引用的资料中查到。本专利技术叙述的是把一个随时间变化、并代表视频信息的电信号转换成可见的图象。众所周知，这是电视接收机的功能之一。在这样一个接收机的显象管中，电子束通常有三个基本的转换功能功能f1-电子束将提供的能量转变成光，因而管子的光输出功率总是低于由电子束转换过来的功率;功能f2-电子束对图象表面扫描;功能f3-电子束用于视频信息。由于功能f2和f3，尤其是由于电子束的功率，使图象的亮度不可能被提高到所希望的某种程度，例如投射到大屏幕上去所要求的程度。为此建议将上述功能分开，例如用一个弧光灯来完成功能f1，而功能f2和f3则用一个所谓的“光学转象系统”来完成。在这种情况下使用一块晶体，该晶体可产生电光效应，即所谓的“泡克耳斯效应”(“Pockels effect”)。已经发现双酸晶体磷酸二氢钾KH2PO4(此后叫KDP)是适合的。这个效应可以部分地和简要地描述如下当电绝缘晶体沿晶轴方向C受到电场作用时(三个晶轴a、b和c构成一个三维直角框架，在这时候，c轴是光轴)，对于在ab面内的线偏振光沿c方向传播的光线来说，晶体的折射率n取决于所述的偏振方向。更确切地说，如果用X和Y标志a轴和b轴的二等分线，并且如果相对于这些不同方向的晶体参数也以用于这些方向的字母来描述，那么在ab面内的折射率图就形成一个以X和Y为轴的椭圆，而不是圆，并且折射率差nx-ny与所加电场成正比。如果入射光线是偏振的(其偏振方向平行于a轴)，例如，当出射偏振器的偏振方向与b轴平行时，则通过出射偏振器的光的强度I＝I0Sin2KV，而当该偏振器的偏振方向与a轴平行时，则有I＝I0Cos2KV，如果没有寄生吸收发生的话，这里的I0就等于入射光的强度，而V就是晶体两个面之间的电位差，K是取决于所用晶体材料的系数。如上所述，为了用上述装置通过一个灯得到投影图象，有效的方法是在平行c轴方向加电场，使靶上任一点产生电场值，而且各点的电场值与所得到的图象在各个点的亮度一一对应。为了这个目的，由电子枪发射的电子束穿过常规的偏转元件在靶上扫描;因此电子束完成功能f2。功能f3中电场的控制也由电子束以下述方式完成。当电子束打击靶的表面时，如果电子束的能量保持在适合的范围内，而且就阳极的电位来说是足够地高，这样就引起二次电子的发射，它们在数量上远比入射电子多得多。这就导致被击点的电位增加，因此阳极与上述该点之间的电位差就减少。如果由电子束到达该点的电子数量足够多，则电位差变成负的，而且可以达到这样一个数值(例如，-3伏)，即每一个入射电子只发射一个二次电子。于是，该点的电位相对于阳极电位就被固定在一个极限值上。因此，考虑到扫描速度，如果电子束强度是足够地高，则此要求就能满足。当阳极电位恒定时，如上所述，电子束的每个通道则将被击表面上任一点A的电位固定在数值V0上，它与该点及通过的瞬时无关。但是在靶的另一面，在该点产生的对应的电荷却取决于它附近的控制电极的电位。如果在通过瞬间，该电极的电位称为VA，则上述电荷与V0-VA成正比，VA代表在它通过瞬间视频信息信号的值。靶由KDP单晶制成，其中95%的氢是重氢(氘)，靶的双折射取决于电场。晶体的厚度一定时，泡克耳斯效应与晶体表面上产生的电荷成正比，因此当控制电压给定时，它也与晶体的介电常数成正比。为此，使用一种低于某个温度(称为居里温度)时可以变成铁电体的晶体做靶，同时，利用这个所谓居里温度，因为那时介电常数可以达到很高的数值，并且通过容易获得的控制电压使光学转象系统工作(泡克耳斯效应与乘积εV成正比)。具备这种现象的最常用的晶体是酸性盐，特别是这类平方晶体中的KDP，它的光轴与晶轴c平行。它的居里温度大约为-53℃。在高于居里温度时，KDP是平方晶体，属42m对称群，并呈现顺电特性。在低于居里温度时，KDP变成正交晶体，属2mm对称群，并呈现铁电特性局部自发极化和呈现铁电畴。在环境温度下，晶体是各向异性的，但在居里点附近各向异性变得很显著。状态的改变伴随着沿晶轴方向的物理性质的突变-压电系数-电光系数-介电常数εX和εZ。这样，介电常数εZ的值可从环境温度下的60左右变到居里温度下的30.000。众所周知，从电学-光学的观点来看，KDP晶体的表观厚度e为e = l (εXε ′Z)0. 5]]>当εX/ε′Z较小时，靶好像变得很薄了，其中ε′Z是当晶体用机械方法加工后的εZ值。实际上，在光学转象系统中，厚度l接近250微米的KDP单晶片被坚固地粘合在一个坚硬的支架上一个厚度为5毫米的萤石板。因此，光学转象系统的靶通常要被冷却到约为-51℃的温度，也就是说该温度稍微高于居里点。在此条件下εX/ε′Z≈1/9，晶体的表观厚度约为80微米，这时它使光学转象系统具有很好的图象分辨率。低于居里温度下，εX/ε′Z比值还会更小，能显著地改善图象分辨率。至此，通过被冷却到低于居里温度时的靶，还不能放映电视图象。实际上，由于状态的改变，铁电畴系统地呈现出来，在放映屏上产生大量的垂直和水平的亮线，它们不规则地排列在图象上。这些铁电畴相当于具有不同原子排列的区域。本专利技术的目标是提供一种光学转象系统，它仅仅在低于靶的居里温度时才运转，以便使最后的图象质量不会由于出现不规则排列的亮线而变坏。正如开始几段内容所明确的那样，本专利技术的特点在于，为了保持靶处于运转时所要求的温度，光学转象系统具有一个热交换器，它的作用是使靶在正常运转时具有-一个有效的中心区，在该区，靶呈现单畴铁电相，并且-有一个高于居里温度的中性的外围区，在该区，靶呈现顺电相。当我们比较在顺电相和铁电相的比值εX/ε′Z时，不难发现让靶在铁电态运转可以改善它固有的分辨率。应用中已经显示了在低于居里点温度下运转的优点，比值εX/ε′Z变得很小，从而显著改善了光学转象系统的图象分辨率。一般来说，当空间频率为每线1000个点，而额定束流为60微安时，在正常运转温度(-51℃)下其对比度为11%，而当靶的温度比居里点低时，在约为10度的变化范围内(从-63℃到-53℃)，对比度可达到24%。按照通常的设计方法，矩形KDP靶被粘合在萤石片上，萤石片是一个合适的热导体。该萤石片安装在一个环形铜架上，铜架起冷交换作用，而且铜架被安装在珀耳贴效应(Peltier-effect)致冷元件上。采用这种方法，靶是用向心方式冷却即KDP靶的拐角首先达到居里温度，然后是各个棱边;形成一个“冷圈”，它标明两个阶段的边界，中心是顺电体而周围则是铁电体。同时，在已变成铁电体的周围区域出现的许多铁电畴之间，已经观察到明亮的分界线。这些分界线起源于存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个包括电绝缘材料靶子的光学转象系统，而透射光取决于和光的传播方向平行的电场，包括：用电子束扫描靶的第一个面，一个用来收集被电子束打出的二次电子的阳极，一个装在靶第二个面的透明而导电的平板，该平板接收视频信息信号，从而构成一个控制电极，该靶由一种在低于某一温度时就变成铁电体的材料组成，这个温度称为居里温度，光学转象系统就是在该温度附近运转，其特征是，为了保持靶处于它运转所要求的温度，该光学转象系统有一个热交换器，它的作用是使靶在正常运转时形成：－－一个有效的中心区，在该区 ，靶呈现单畴铁电相，以及－－一个温度高于居里温度的中性的外围区，在该区靶呈现顺电相。

【技术特征摘要】
FR 1985-9-20 85139891.一个包括电绝缘材料靶子的光学转象系统，而透射光取决于和光的传播方向平行的电场，包括用电子束扫描靶的第一个面，一个用来收集被电子束打出的二次电子的阳极，一个装在靶第二个面的透明而导电的平板，该平板接收视频信息信号，从而构成一个控制电极，该靶由一种在低于某一温度时就变成铁电体的材料组成，这个温度称为居里温度，光学转象系统就是在该温度附近运转，其特征是，为了保持靶处于它运转所要求的温度，该光学转象系统有一个热交换器，它的作用是使靶在正常运转时形成-一个有效的中心区，在该区，靶呈现单畴铁电相，以及-一个温度高于居里温度的中性的外围区，在该区靶呈现顺电相。2.如权利要求1中所述，一个光学转象系统其特征在于，热交换器由一块萤石板...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷米波莱尔，
申请(专利权)人：菲利浦光灯制造公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]