Сурет бөліш камералық түтікшесі

Кіріспе

Видео камера түтігі

Суретті бөлшектеуші, сонымен қатар бөлшектеуші түтік деп аталады, бұл фотокатодтық эмиссиялар "электрондық суретті" құрайтын видео камера түтігі, содан кейін ол жоғары, төмен және анод бойымен сыпырылып, көрінетін бейнені көрсететін электр сигналын жасайды. Ол электрондық суретті фокуста ұстау үшін магниттік өрістерді пайдаланады, ал кейінірек үлгілерде электрондарды жинау үшін электронды көбейткіштер қолданылды. Бұл термин басқа да ерте бейнекамера түтіктеріне де қолданылған. Дисекторлар теледидар жүйелеріндегі зерттеулер үшін қысқа ғана уақыт қолданылды, содан кейін 1930 жылдары иконоскоп сияқты зарядты сақтау принципіне негізделген, әлдеқайда сезімтал түтіктерге алмастырылды. Телевизиялық хабар тарату саласында суретті бөлшектеу технологиясына негізделген камера түтіктері жылдам және толығымен қолданыстан шығып қалғанмен, олар ертедегі ауа-райы спутниктерінде және Айға қондыру аппаратында суретке түсіру үшін, сондай-ақ ғарыш шаттлында және Халықаралық ғарыш станциясында жұлдыздардың бағытын анықтау үшін қолданыла берді.

Операция

Суретті бөлшектеуші визуалды суретті фотосезімтал материалдың қабатына, мысалы цезий оксидіне шоғырландырады, ол материалға түскен жарықтың қарқындылығына пропорционалды теріс зарядталған "фотоэлектрондарды" шығарады. Электростатикалық бұрағыш пластиналар немесе магниттік өрістер электронды көбейтуші алдындағы электронды бейнені көлденең және тік бағытта мерзімді түрде манипуляциялайды, немесе оң зарядталған детекторға немесе тек анодқа жететін кішкентай диафрагмаға бағыттайды. Электронды көбейтуші немесе диафрагма электронды бейненің өте кішкентай ауданынан шығатын, тиісінше визуалды бейненің де сол кішкентай ауданынан шығатын электрондарды ғана өткізеді. Тұтас сурет секунд сайын бірнеше рет сканерленіп, қозғалыстағы визуалды бейнеге сәйкес келетін электр сигналын тудырады. Алғашқы электрондық камера түтіктері (суретті бөлшектеуші сияқты) өте көңіл көшіретін, өлімге әкелетін кемшілікке тап болды: Олар нысананы сканерледі және әрбір нүктеде көрінетін нәрсе – сканерлеу жүйесі сол нүктеден өткен сәтте көрінетін жарықтың кішкентай бөлігі ғана еді. Дисектор зарядты сақтамайтындықтан, пештердің ішін қарау және дәнекерлеу жүйелерін бақылау үшін пайдалы, себебі ол қарқынды жарыққа қарағанда, әдеттегі сурет түтіктерінде байқалатын "қайыру" эффектісіне ұшырамайды.

Тарих

1925 жылдың сәуірінде неміс профессоры Макс Дикманн мен оның шәкірті Рудольф Хелл DE450187C неміс патент нөмірімен «Телевизия үшін фотоэлектрлік бейнелерді бөлгіш түтік» (Lichtelektrische Bildzerlegerröhre für Fernseher) деп аталатын құрылғыға патент алуға өтініш берді. 1927 жылдың қазан айында патент берілді, ал олардың тәжірибелері «Discovery» және «Popular Radio» журналдарында, бүкіл Америка бойынша таралды, бірақ олар оны іске асыра алмады. 1951 жылы Хелл түтік жасағанын, бірақ оны жұмыс істете алмағанын мәлімдеді, себебі сол кезде электронды оптика туралы жеткіліксіз білім болды, электронды сәулені электр немесе магниттік өрістер арқылы басқару мүмкін болмады. Америкалық теледидардың негізін қалаушы Фило Т. Фарнсворт 1927 жылы алғашқы функционалды бейнелерді бөлгіш құрылын ойлап тапты және 1927 жылдың 7 қаңтарында патентке өтініш берді. Сол жылдың 7 қыркүйегінде бейнелерді бөлгіш алғашқы суретін – қарапайым түзу сызықты – Сан-Францискодағы 202 Green Street мекенжайындағы Фарнсворттың зертханасында сәтті жіберді. 1928 жылдың 3 қыркүйегінде Фарнсворт жүйені жеткілікті деңгейде дамытып, баспасөз үшін демонстрация өткізді. 1929 жылы Фарнсворт өз жүйесі арқылы алғашқы тікелей эфирдегі адам бейнелерін жіберді, соның ішінде әйелі Эльманың («Пем») үш жарым дюймдік суретін, көздері жұмылған күйде (мүмкін, қажетті жарықтандырудың күштілігіне байланысты). Осылайша, алғашқы бейнелерді бөлгіштер өте тиімсіз болды және оларды тиімді пайдалану үшін өте күшті жарық қажет болды. Фарнсворт бұл мәселені «электрон көбейткішімен» (қазіргі электрон көбейткіштерімен шатастырмау керек) шешті, ол тізбектегі электрондардың санын қарама-қарсы беттерден электрондардың «екіншілік эмиссиясын» шығарып, электр сигналын күшейтетін құрылғы. Фарнсворт 1930 жылдың 3 наурызында «электрон көбейткішіне» патент алуға өтініш берді және 1931 жылы оның қолданылуын көрсетті. Фарнсворт құрылғыны жетілдіруді жалғастырды, оны «мультипактор» деп атады, ол сигналды 60-шы дәрежеге немесе одан да жақсы күшейте алатындығы хабарланды. 1933 жылдың сәуірінде Фарнсворт «Image Dissector» деген тақырыпта патенттік өтінім ұсынды, бірақ ол шын мәнінде зарядты сақтау және төмен электрондық жылдамдықты катодты сәулелі түтік (CRT) камера түтігін егжей-тегжейлі сипаттады. Оның принциптерін RCA әзірледі және іске асырды. RCA 1939 жылы авторлық төлемдерді төлегенімен, RCA патенттік дауға байланысты заңдық шығындар, соғыс уақытындағы өндіріс қысымы, Фарнсворттың патентынің сегіз жылдан кейін ғана аяқталуы және оның түсінікті көңіл көшіруі салдарынан компаниясы екінші дүниежүзілік соғыстан кейін көп ұзамай таратылды. Көптеген кемшіліктері бар бейнелерді бөлгіш 1930 жылдары бейне ортиканы мен иконоскоптармен тез ауыстырылды, ал 1980 жылдары олар қатты күйдегі бейне сенсорларымен алмастырылды.

In April 1925, German professor Max Dieckmann and his student Rudolf Hell applied for a patent for a device named Lichtelektrische Bildzerlegerröhre für Fernseher (Photoelectric Image Dissector Tube for Television) under the German patent number: DE450187C. A patent was issued in October 1927, and their experiments were announced in the American nationwide distributed magazines Discovery and Popular Radio, but they failed to reduce it to practice. In 1951, Hell claimed that he had made a tube but could not get it to function, since at the time there was an insufficient knowledge of electron optics, the manipulation of an electron beam by electric or magnetic fields. American television pioneer Philo T. Farnsworth invented the first functional image dissector in 1927, submitting a patent application on January 7, 1927. On September 7 of that year, the image dissector successfully transmitted its first image, a simple straight line, at Farnsworth's laboratory at 202 Green Street in San Francisco. By September 3, 1928, Farnsworth had developed the system sufficiently to hold a demonstration for the press, Also in 1929, Farnsworth transmitted the first live human images with his system, including a three and a half inch image of his wife Elma ("Pem") with her eyes closed (possibly due to the bright lighting required). Since the electrons emitted within an image dissector are collected by the electron multiplier or anode only during the very brief time an area of the "electron image" is exposed, the bulk of the electrons are lost. Thus the earliest image dissectors were very inefficient, and extremely bright illumination was required for it to be used effectively. Farnsworth addressed this problem with the invention of an "electron multiplier" (not to be confused with contemporary electron multipliers), a device that increased the number of electrons in a circuit by generating "secondary emissions" of electrons from a pair of opposed surfaces, thus amplifying the electrical signal. Farnsworth applied for a patent for his "electron multiplier" on March 3, 1930 and demonstrated its application in 1931. Farnsworth continued to improve the device, which would come to be called a "multipactor", such that it reportedly could amplify a signal to the 60th power or better,

In April 1933, Farnsworth submitted a patent application entitled Image Dissector, but which actually detailed a charge storage low electron velocity cathode ray tube (CRT) camera tube. Its principles were developed and implemented by RCA. Though RCA had paid royalties though in 1939, legal cost associated with RCA's patent dispute, war time manufacturing pressure, Farnsworths patent expiring just eight years later, and his understandable disillusionment his company would be dissolved shortly after world war two. The image dissector with its many pitfalls would rapidly be replaced through the 1930s by the image orthicon and iconoscopes, until the 1980s when they would also be replaced by solid state image sensors.