Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 23-01-2025

BEELDVERSTERKER

betekenis & definitie

(Fr.: amplificateur d’image; Du.: Bildverstärker; Eng.: image intensifier, picture amplifier), elektronisch apparaat dat wordt toegepast om zwak lichtende voorwerpen met grotere helderheid waar te nemen en ze eventueel met korte belichtingstijden te fotograferen. Een betere naam zou zijn helderheidsversterker (tevens zie Beeldomvormer). Het principe berust op de omzetting van licht in elektrische energie en omgekeerd. Het apparaat is een hoog-geëvacueerde elektronenbuis, met een fotokathode, een elektrisch versnellingsveld dat een afbeeldingssysteem vormt (zie Elektronenoptica) en een scherm dat oplicht zodra het door elektronen getroffen wordt.

Van het waar te nemen voorwerp wordt met een objectief een beeld gevormd op de kathode. De door licht getroffen punten der fotokathode zenden elektronen uit die door het elektrische veld van de elektronenlens worden versneld en op het scherm weer tot een elektronenbeeld worden verenigd. Het fluorescerende scherm wordt met een loep bekeken of met een objectief op lichtgevoelig materiaal afgebeeld. De belangrijkste eigenschap van een dergelijke omzetting: lichtbeeld-elektronenbeeld-lichtbeeld, is het feit dat door toevoering van elektrische energie de helderheid van het schermbeeld belangrijk groter kan zijn dan die van het op de kathode gevormde beeld. De versterking is afhankelijk van de gevoeligheid van de fotokathode, de spanning op de elektronenlens en het rendement van het lichtende scherm.

De kathode-gevoeligheid is een functie van de golflengte van het opvallende licht. Aan de kortgolvige kant wordt de gevoeligheid begrensd door de transmissie van het venster waarop de kathode geformeerd is, aan de langgolvige kant vormt de kathode zélf de begrenzing in verband met de voor een bepaalde compositie minimaal benodigde fotonenenergie.

Moderne kathoden hebben in het nabije infraroodgebied van het spectrum een quantumrendement van ca. 10%. Dit gecombineerd met een schermrendement van ca. 10% en een toegevoegde energie in de vorm van een versnelling van de elektronen met een factor 104 (20 kV versnellingsspanning) geeft een versterkingsfactor van ca. 100.

Om grotere versterking te bereiken moeten meer versterkingstrappen gekoppeld worden. Dit kan gebeuren met behulp van lenzen of met gebruikmaking van glasvezeloptiek. Met een drietrapsbuis kan een versterking van 105 bereikt worden. Hierbij moet men zich realiseren dat de beeldkwaliteit afneemt naarmate het aantal versterkingstrappen toeneemt. Bij gebruik van een enkele trap kan een scheidend vermogen van ca. 100 lijnen per millimeter bereikt worden; bij gebruik van drie trappen niet veel meer dan 30.

Een andere methode om meer versterking te bereiken is een elektronisch-optische verkleining van kathode naar scherm. Hierbij wordt de elektronendichtheid vergroot, daar hetzelfde aantal elektronen op een kleiner oppervlak wordt samengebracht. Daardoor stijgt ook de lichtintensiteit van het schermbeeld met dezelfde factor, het kwadraat van de lineaire verkleining. Thans worden in de praktijk elektronisch-optische verkleiningen tot 9:1 toegepast, waarmee een totale helderheidsvergroting bereikt wordt van ca. 8000 maal. Aangezien echter de totale informatie-inhoud van een enkele trap bij benadering evenredig is met het schermoppervlak, neemt ook in dit geval de inhoud af met toenemende versterking, ditmaal ten gevolge van een verkleind formaat met behoud van de informatiedichtheid, in het vorige geval ten gevolge van een vermindering van de informatiedichtheid.

Toepassingen worden gevonden in die gebieden der wetenschappelijke fotografie, waar het erom gaat zwak lichtende voorwerpen te fotograferen, bijv. astrofotografie en röntgenschermfotografie. Hetzelfde principe als bij de beeldversterker vindt men bij de beeldtransformator, waar bijv. een afbeelding met infrarode straling omgezet wordt in een zichtbare.

< >