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Lexikon der Optik: photoelektrische Streakröhre

photoelektrische Streakröhre, ein Vakuumphotoempfänger zur Registrierung zeitlich rasch veränderlicher optischer Vorgänge im Mikro- bis Subpikosekundenbereich, der entweder im Bildreihen- oder Streakbetrieb arbeitet. Hierbei wird im Unterschied zum zeitgeschalteten photoelektrischen Bildverstärker ein Photoelektronenstrom nicht gesperrt und wieder freigegeben, sondern orthogonal zu seiner Ausbreitung abgelenkt.

Aufbau und Wirkungsweise. 1) Die p.S. für Bildreihenaufnahmen (engl. framing) enthält in einem evakuierten Glaskolben einen Bildwandlerteil (Photokatode, Fokussierelektrode, Ringanode), ein Ablenksystem (Vertikal- und Horizontalablenkplatten, dazwischen eine Aperturblende) und einen Leuchtschirm, dem gegebenenfalls noch eine Mikrokanalplatte vorgeschaltet ist (Abb. 1). Das auf die Photokatode projizierte optische Bild wird in eine seiner örtlichen und zeitlichen Helligkeitsverteilung entsprechende Photoelektronendichteverteilung umgewandelt. Die Photoelektronen gelangen fokussiert und beschleunigt in den Driftraum zwischen Anode und Leuchtschirm, wo sie mit jedem Wechsel der am ersten Plattenpaar anliegenden Sinusspannung einmal "nach oben" und einmal "nach unten" über die Aperturblende geschwenkt werden. So entstehen Paare von Bildern auf dem Leuchtschirm, die infolge einer am zweiten Plattenpaar synchron ansteigenden Stufenspannung horizontal nebeneinander aufgezeichnet werden. Da die Elektronenbewegung quasi trägheitslos ist, lassen sich Aufnahmegeschwindigkeiten von mehr als 108 Bildern pro Sekunde realisieren. Das Leuchtschirmbild wird photographisch oder mittels CCD-Kamera festgehalten. 2) Die p.S. für Streakaufnahmen besitzt – wiederum in einem evakuierten Glaskolben – eine Photokatode, ein dicht davor angebrachtes Beschleunigungsgitter, ein Ablenkplattenpaar und einen Leuchtschirm mit vorgeschalteter Mikrokanalplatte (Abb. 2). Die zu messende Impulsstrahlung wird als schmaler Bildstreifen auf die Photokatode projiziert und löst dort entsprechend ihrer örtlichen und zeitlichen Helligkeitsverteilung Photoelektronen aus, die von der Netzelektrode beschleunigt und beim Passieren der Ablenkplatten orthogonal zur Bildstreifenausdehnung abgelenkt werden. Damit wird der zeitliche Verlauf der Intensität des optischen Signals in den Helligkeitsverlauf entlang der Lumineszenzspur (engl. streak) auf dem Bildschirm überführt. Die maximal erreichbare Zeitauflösung liegt im Bereich von 10-13s. Im Synchroscan-Betrieb wird die Ablenkfrequenz der p. S. mit der Folgefrequenz des untersuchten Impulsvorganges synchronisiert, so daß sich der Kontrastumfang des (akkumulierten) Streakbildes erhöht.



Photoelektrische Streakröhre 1: Streakröhre für Bildreihenaufnahmen. 1 Photokatode, 2 Fokussierelektrode, 3 Ringanode, 4 Vertikalablenkplatten, 5 Aperturblende, 6 Horizontalablenkplatten, 7 Leuchtschirm.



Photoelektrische Streakröhre 2: Streakröhre mit Mikrokanalplatte. 1 Photokatode, 2 Beschleunigungsgitter, 3 Ablenkplatten, 4 Leuchtschirm, 5 Ablenkgenerator, 6 Mikrokanalplatte.

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