Bildverstärker

Bildverstärker sind Elektronenröhren, die in ihrer einfachsten Form aus einer Fotokatode (als Katode) und einem phosphorbeschichteten Leuchtschirm (als Anode) bestehen. Der Raum zwischen diesen beiden flächenhaften Bauteilen ist evakuiert und enthält je nach Bauform weitere Elektroden und gegebenenfalls eine Mikrokanalplatte.

Der Bildverstärker dient dazu, geringste Lichtmengen soweit zu verstärken, dass sie mit dem Auge oder auch elektronischen Bildaufnehmern (zB CCDs) registriert werden können. Wenn die Fotokatode in einem Spektralbereich außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches des menschlichen Auges empfindlich ist, kann der Bildverstärker ultraviolette bzw infrarote Strahlung sichtbar machen. In diesem Spezialfall bezeichnet man den Bildverstärker als Bildwandler.

Je nach baulicher Ausführung unterscheidet man

Nahfokus-Bildverstärker Diese einfachste Bauform enthält keine zusätzlichen Elektroden. Der Aufbau ähnelt einem Plattenkondensator: Fotokatode und Leuchtschirm befinden sich jeweils auf der Innenseite einer Glasplatte: die Scheibe mit der Fotokatode befindet sich eingangsseitig, die mit dem Leuchtschirm ausgangsseitig. Der Zwischenraum zwischen beiden parallenen Platten (Abstand typisch 1mm) ist evakuiert. Wirkungsweise: Auf die Fotokatode wird ein Bild projiziert (mit einem Objektiv, wie auf die Filmebene eines Fotoapparates). Aus jedem so beleuchteten Punkt der Fotokatode treten Fotoelektronen aus 1) und werden durch eine hohe elektrische Spannung (typisch 10 kVolt) über den Abstand hinweg zum Leuchtschirm hin beschleunigt. Dort erzeugen sie im Auftreffpunkt einen Lichtfleck 2) , dessen Helligkeit proportional zur Eingangsbeleuchtung ist. So kann auf der Ausgangsseite ein monochromes, verstärktes Bild der aufgenommenen Szene betrachtet werden.

Inverter Der Inverter enthält zusätzlich eine oder mehrere Fokussierelektroden, um den Abstaand zwischen Fotokatode und Leuchtschirm erhöhen zu können. Neben einer einfacheren Handhabung der Hochspannung kann dies dazu genutzt werden, das Eingangsbild zu verkleinern, um es der Größe der nachfolgenden optischen Komponenten anzupassen

Inverter und Nahfokus-Bildverstärker zählt man zu den Bildverstärker der ersten Generation

Bei Bildverstärkern der zweiten Generation befindet sich eine Mikrokanalplatten zwischen Fotokatode und Leuchtschirm. Diese Platte enthält zahlreiche mikroskopisch feine parallele Kanäle zwischen ihrer Eingangs-und Ausgangsseite - ähnlich einem Lochblech mit einem Lochabstand von typisch 10µm. Wirkungsweise: In jedem einzelnen Kanal wird die Anzahl der signaltragenden Fotoelektronen rauscharm verstärkt 3), die Nachweisempfindlichkeit des Bildverstärkers wird dadurch wesentlich erhöht

Bildverstärker der dritten Generation enthalten spezielle Fotokatoden, die für den Einsatz im nahen InfraRotBereich optimiert sind.

1) durch Fotoemission: äußerer Foto-Effekt 2) durch Kathodoluminiszenz 3) ähnlich wie bei einem Fotovervielfacher durch Sekundärelektronenemission

Die Phosphore, aus denen der Leuchtschirm aufgebaut ist, bestehen nicht aus elementarem Phosphor, sondern sind elektolumisezente anorganische Verbindungen. Sie tragen die Bezeichnung Phosphor (Lichtträger) aus historischen Gründen.