Технология РМТ (Photo Multiplier Tube).

Технология РМТ (Photo Multiplier Tube).

            Конструкция, принципы построении, а также методы технического обслуживания, диагностики и ремонта сканера в значительной мере определяются используемыми в нем технологиями сканирования.

Технология РМТ (Photo Multiplier Tube) применяется в барабанных сканерах (см. рис. 1). Устройства этого типа  обеспечивают очень высокое качество сканирования. Разрешающая способность таких устройств может достигать 12000 dpi; динамический диапазон — более 4,0D; глубина цвета — до 48 бит. Сканирование в таких устройствах выполняется с помощью специального барабана вращающемуся с высокой скоростью и  на котором закреплен материал для сканирования. Вращение барабана обеспечивает сканирование строк пикселов в вертикальном направлении, а в рамках одной строки символы считываются за счет перемещения источника и приемника света.

 Рис. 1. Сканер с технологией РМТ (Photo Multiplier Tube)

 Рис. 2. Сканирование прозрачного оригинала (слайда) с применением  технологии РМТ.

Общий принцип действия барабанных сканеров показан на рис. 2 и  заключается в поэлементном считывании светового сигнала от изображения-оригинала с помощью оптической фотоголовки, где в качестве фотоприемников, как правило, используются фотоэлектронные умножители. За счет вращения барабана обеспечивается развертка изображения  в горизонтальном направлении, а перемещением фотоголовки вдоль барабана - развертка по вертикали. Оптическая система сканера снабжена несколькими линзами с различным фокусным расстоянием и двумя источниками света, один из которых предназначен для отражающих оригиналов, а второй — для прозрачных образцов. Свет от источника проецируется  на закрепленный на барабане  материал  для сканирования, и в зависимости от типа материала (прозрачная пленка или непрозрачная бумага) он  проходит через пленку  или отражается от  бумаги. Оптическая система принимает отраженный или пропущенный свет, разделяет его на три цветовые составляющие и по трем световодам подает на три цветных канала — красный, зеленый и синий. В каждом из них световые сигналы преобразуются с помощью трех фотоэлектронных умножителей в электрические, после чего переводятся в цифровой вид.

Минимальный размер считываемого элемента может доходить до 5-7 мкм,  что обеспечивает высокую разрешающую способность барабанных сканеров. В цветных сканерах  с технологией РМТ применяются высокочувствительные  без инерционные фотоприемники, в качестве которых чаще других применяются   фотоэлектронные умножители (ФЭУ).

Конструктивно ФЭУ представляет собой стеклянный баллон с торцевым или боковым рабочим окном  и расположенными внутри баллона электродами: катодом, фокусирующим электродом (ФЭ), диафрагмой  (Д),  чередой динодов и анодом.  По функциональному назначению всю конструкцию  фотоэлектронного умножителя можно разделить на две секции: электроннооптическую и секцию вторичноэлектронного умножения. В электроннооптической секции осуществляется преобразование светового потока Ф в фототок  на основе внешнего фотоэффекта — эмиссии фотоэлектронов под действием квантов света.   Для этого на  внутреннюю поверхность торцевого или бокового окна напыляют тонкую металлическую пленку, практически прозрачную для света и служащую для подачи питания на фотокатод (ФК). Затем на нее наносят светочувствительный слой.  Измеряемый поток света через рабочее окно попадает на катод, выбивая из него электроны, т.е. создается  фототок в фотоэлементе под действием света,  который прямо пропорционален падающему на него световому потоку.  Полученные фотоэлектроны  покидают фотокатод под различными углами к его поверхности и с различными скоростями. Далее поток фотоэлектронов  с помощью электростатической линзы, образованной  электродами ФК, ФЭ, Д и Д 1  фокусируется, ускоряется   и направляется  на первый динод Д 1 .

Секция вторичноэлектронного умножения 2 состоит из нескольких динодов и коллектора К. Между соседними динодами приложены ускоряющие напряжения, снимаемые с делителя напряжения 3. Фотоэлектроны, попадая на первый динод Д1, вызывают вторичноэлектронную эмиссию. Вторичные электроны попадают на второй динод Д2. Умноженный поток электронов со второго динода поступает на третий и т.д. Перед каждым динодом расположена сетка, с помощью которой создается электрическое поле, способствующее фокусировке вторичных электронов на свой динод. Все электроды ФЭУ питаются от стабилизированного источника с помощью делителя 3, на который подается напряжение от –1500 до –2500 В. Созданная таким образом разность потенциалов  между катодом и ближайшим   к нему динодом способствует  притягиванию электронов к последнему. Благодаря системе динодов и разности потенциалов,  коэффициент пропорциональности между входным и выходным  потоком  удается поднять в миллионы раз (до восьми порядков).

Рис. 3. Устройство ФЭУ

Барабанные сканеры с  технологией РМТ традиционно применяются для сканирования в издательствах и компьютерными дизайнерами,  чаще других они располагаются  в сервисных бюро, обслуживающих профессионалов. Они имеют высокую разрешающую способность (5000-8000 пикселов/дюйм и более), широкий диапазон масштабирования (от 10 до 3000% с шагом 0,1%), возможность сканирования оригиналов от малых (35-миллиметровые слайды) до больших размеров (500×600 мм и более), высокую  глубину цвета (до 48 бит, по 16 бит на каждый цветовой канал), хороший динамический диапазон оптических плотностей (4,0 D). На ряду с хорошими характеристиками сканеры с этой технологией имеют и существенный недостаток, а именно – стоимость. Стоимость таких устройств из за очень сложной механики, тонкой оптики и сложной электроники высока, и по этой причине сканеры с этой технологией имеют не очень широкое распространение.