eng
Выпуск #3/2014
М.Щелев
Первооткрыватель пикосекундной электронно-оптической хронографии. ЧастьI
Первооткрыватель пикосекундной электронно-оптической хронографии. ЧастьI
Просмотры: 7738
Закономерности пико-фемто-аттосекундной фотоэлектроники лежат в основе техники экспериментов по фотобиологии, изучению состояния плазмы, фазовых переходов в различных средах, измерению излучающих характеристик поверхностей, исследованию взаимодействия лазерного излучения с веществом. Рассмотрена история создания этого вида лазерной техники, анализируется современное состояние и прослеживаются тенденции развития сверхскоростной фотоэлектроники.
Теги: electrooptical transducers stop-action registration регистрация быстропротекающих процессов электрооптические преобразователи
Сегодня многие помнят, что электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) в сороковые годы прошлого столетия открыл академик Е.К.Завойский [1–3]. Однако лишь немногие знают, что Евгений Константинович был основоположником по крайней мере еще одного нового направления технической физики – электронно-оптической фотохронографии с пико-фемтосекундным временным разрешением.
После своего удивительно творческого периода жизни в Казанском государственном университете (1931–1947 годы) Евгений Константинович прошел краткую стажировку у академика П.Л.Капицы (в 1945 году) в Москве в Институте физических проблем АН СССР. Там он с успехом подтвердил результаты своих опытов по ЭПР и 30 января 1945 года в ФИАНе защитил докторскую диссертацию. Вскоре после этих событий И.В.Курчатов пригласил его в КБ-11 (Арзамас-16). За работы, проведенные в эти годы (1947–1951), Евгений Константинович был удостоен Сталинской премии и награжден орденом Ленина "За разработку электромагнитных методов регистрации быстропротекающих процессов по исследованию центральной части заряда атомной бомбы" (1949). В 1951 году Е.К.Завойский был назначен начальником сектора №74 в Лаборатории измерительных приборов АН СССР (ЛИПАН) – Курчатовском институте. Там же в 50-е годы он с сотрудниками построил первую в стране люминесцентную камеру для регистрации треков ионизирующих излучений и создал искровые счетчики ионизирующих частиц с использованием многокаскадных ЭОПов, изготовленных М.М.Бутсловым и его сотрудниками. Впервые в мире были созданы ЭОПы, способные регистрировать отдельные кванты света и обеспечивать пикосекундное временнóе разрешение при изучении быстропротекающих процессов (БПП).
О первых уникальных экспериментах Завойского и его школы с помощью отечественных времяанализирующих ЭОПов, получивших наименование ПИМ-УМИ, и пойдет речь ниже.
Рождение пикосекундной электронно-оптической хронографии
Когда в начале 30-х годов прошлого столетия были изобретены первые электронно-оптические преобразователи [4], никто и не думал использовать их в высокоскоростной фотографии с целью регистрации БПП. В том изобретении для улучшения наблюдения объектов в ночное время автор предлагал освещать их предварительно невидимым глазу ИК-излучением. Первые ЭОПы содержали фотокатод и люминесцентный экран, расположенные параллельно друг другу, и между ними прикладывалось ускоряющее напряжение. В однородном электрическом поле фотоэлектроны разлетались по параболическим траекториям, давая на экране размытое изображение объекта. В начале 40-х годов в работах Л.А.Арцимовича [5] в нашей стране, а также в исследованиях ученых Германии и США [6–8] опубликованы результаты о получении пространственного разрешения в ЭОПах величиной несколько десятков пар линий на миллиметр. Это было достигнуто за счет фокусирования изображения в ЭОПе электростатическими и магнитными линзами. К концу 40-х – началу 50-х годов относятся первые попытки подачи импульсного напряжения на ускоряющие электроды ЭОПа ночного видения с последующим использованием таких ЭОПов для изучения временных характеристик нестационарных источников света. В Государственном оптическом институте (ГОИ) М.П.Ванюков с сотрудниками реализовал экспозиции длительностью в доли микросекунды (4 · 10-7с) [9] на ЭОП ночного видения типа AEG (с электростатической фокусировкой фотоэлектронных изображений) путем включения их короткими импульсами напряжения. Дж. Коуртни-Пратт (Англия), прикладывая к подобным ЭОП переменное магнитное поле, достиг временнóго разрешения вплоть до долей наносекунды (2,8·10-10 с) [10]. Однако настоящую революцию в разработке методов и средств электронно-оптической фотографии с пикосекундным временным разрешением совершил в 50-х годах академик Евгений Константинович Завойский с сотрудниками [11]. Работы проводились в Институте атомной энергии, яркую память о них оставил замечательный ученый Сергей Дмитриевич Фанченко [12].
Всецело идея отклонения изображения в ЭОП системой, подобной осциллографической, также принадлежит академику Е.К. Завойскому. Это его судьбоносное предложение заключалось в радикальной модернизации ЭОПа, тогда только что разработанного и созданного М.М. Бутсловым в 1949 году. Этот прибор, известный под названием ПИО-1 (преобразователь импульсный однокадровый), был предназначен для покадрового фотографирования БПП с электростатической фокусировкой. Суть предложения заключалась во введении в область кроссовера, габариты которого занимали в диаметре доли миллиметра, а в длину – несколько сантиметров, двух пар ориентированных одна относительно другой под 90° отклоняющих пластин осциллографического типа. Модернизированный прибор (ПИМ-3 – преобразователь импульсный многокадровый) представлял собой первый в мире времяанализирующий ЭОП [13]. Михаил Михайлович экспериментально продемонстрировал высокоскоростную покадровую съемку с предельной частотой до 107–108 кадр/с и вполне удовлетворительным динамическим пространственным разрешением, достигавшим 15–20 пар лин./мм. Результат показал разрешение, всего лишь в два–три раза хуже разрешения, получаемого в статическом режиме. Зато уже в этих первых опытах скорость отклонения фотоэлектронных изображений по выходному экрану (3 · 107 см/с) превышала результат, достигнутой Коуртни-Праттом в его опытах с магнитным отклонением фотоэлектронных изображений. Так впервые в мире был экспериментально реализован принцип фиксации отдельных фаз БПП за счет отклонения фотоэлектронных изображений в быстроменяющихся электрических полях.
Второй фундаментальный эксперимент, инициируемый Е.К.Завойским, был реализован в 1952 году М.М.Бутсловым. Дело в том, что в мировой практике использование ЭОП было ограничено низкой яркостью получаемых изображений. В тридцатые годы немецкий ученый Г.Холст запатентовал схему усиления яркости изображений за счет последовательного соединения нескольких однокаскадных ЭОП в бипланарной конфигурации. Однако реализовать ее на практике никто не мог. М.М.Бутслов, будучи великолепным технологом-вакуумщиком, сумел собрать в общем стеклянном баллоне несколько двухэлектродных ЭОП с магнитной фокусировкой изображения. Уникальность этого многокаскадного ЭОПа заключалась в том, что каждый последующий каскад отделялся от предыдущего вакуумно-прочной 10-мкм слюдой, на одну сторону которой наносился люминесцентный экран предыдущего, а на другой – формировался сурьмяно-цезиевый (Cs3Sb) фотокатод последующего каскада. Коэффициент усиления по яркости одного такого каскада составлял 20–30. Соединяя последовательно до пяти-шести каскадов, можно было реализовать суммарное усиление яркости изображений в 105–108 раз. При этом в зависимости от требуемого коэффициента усиления по яркости можно было выбирать либо однокамерный ЭОП с магнитной фокусировкой фотоэлектронных изображений (типа М9), либо ЭОП, содержащий в единой стеклянной оболочке до шести сочлененных друг с другом одиночных усилительных камер [14].
В один из счастливых дней 1953 года Е.К.Завойский с сотрудниками испытали первый в мире шестикаскадный усилитель яркости – прибор типа УМ-95, изготовленный М.М.Бутсловым с сотрудниками. Приборы подобного типа так никогда и нигде в мире не были воспроизведены. Новый усилитель позволил наблюдать на экране изображение отдельных электронов. Вспоминая этот эксперимент, С.Д.Фанченко подчеркивал их научную значимость: был достигнут фундаментальный предел усиления по яркости – дальнейшее повышение коэффициента усиления уже не приводило к увеличению числа электронов в регистрируемом изображении и, следовательно, не давало никакой дополнительной информации, кроме увеличения уровня электронного шума.
В дальнейшем Е.К.Завойский, будучи в течение нескольких лет единственным в мире обладателем усилителей яркости изображений с предельным коэффициентом усиления, сумел внедрить многокамерные ЭОПы в науку, технику и медицину. Большим энтузиастом в использовании многокаскадных ЭОПов в астрономических исследованиях стала профессор В.В.Прокофьева – сотрудница Крымской астрономической обсерватории [15].
Широта кругозора стремительно вела Евгения Константиновича к обоснованию физических принципов пико-фемтосекундной электронно-оптической хронографии. Свой доклад на семинаре в Курчатовском институте в 1953 году Е.К.Завойский закончил словами: "Я пока не уверен, но похоже, что ЭОПы типа ПИМ-3 в состоянии реализовать временнóе разрешение короче, чем 10 нс, полученное в режиме покадровой съемки. Фокусировка изображения в нем – очень острая: размер изображения от идеального точечного источника составляет 3–5 мкм. Насколько мне известно, хорошей теории по ЭОП – нет. Однако, в соответствии с принципом Ферма, при фокусировке излучения точечного источника в точечное изображение каждая элементарная волна приходит в точку изображения без фазовых искажений. Поэтому, в принципе, получение идеального стигматического изображения дает возможность передать бесконечно короткий сигнал. Я приглашаю всех вас, моих слушателей, заняться решением этой проблемы в моем секторе".
Для постановки следующего решающего эксперимента Евгений Константинович поручил М.М.Бутслову пристыковать времяанализирующий ЭОП ПИМ-3 к усилителю яркости УМ-94. Так впервые в мире были созданы, а затем и начали выпускаться в нашей стране легендарные времяанализирующие ЭОПы серии УМИ, представляющие комбинацию ПИМ-3 с усилительными каскадами М-9 [16–17].
Вскоре Сергей Дмитриевич Фанченко получил от М.М.Бутслова шестикамерный ЭОП УМИ-95 и пристыковал 300-МГц, 100-Вт непрерывный генератор к его ПИМ-овской части. Два выхода генератора через 75-Ом коаксиальные кабели были подсоединены к отклоняющим пластинам ПИМ-3. На выходных клеммах каждой из двух пар отклоняющих пластин был собран резонансный контур. С его помощью можно было вводить фазовый сдвиг между двумя синусоидальными сигналами, подаваемыми на каждую пару пластин. В результате этого сдвига появилась возможность наблюдать на экране ЭОПа либо круговую развертку (фазовый сдвиг π/2), либо фигуры Лиссажу. При скорости развертки (2–3) · 109 см/с и пятне размером (1–2) · 10-2 см техническое временнóе разрешение было ограничено величиной 2–5 пс.
Для проведения динамических испытаний УМИ-95 оставалось найти только подходящий источник света, генерирующий импульсы излучения с длительностью, меньшей технического временнóго разрешения, то есть короче 2–5 пс. Надо иметь в виду, что тогда, в 1953 году, лазеров еще не существовало. Исследователям пришлось использовать свечение миниатюрных искровых разрядов в азоте, появляющихся при высоком давлении. Длительность такого искрового разряда была заведомо короче периода эллиптической развертки (3 нс). Денситограмма развертки свечения искры показала, что время разгорания искрового разряда длится менее десяти пикосекунд. Форма профиля интенсивности во времени от искры сильно отличалась от формы гауссовой кривой. Не существовало каких-либо других независимых источников света, чтобы измерить аппаратную функцию УМИ-95.
В то же время, фотометрические кривые позволяли различать изменения временного профиля интенсивности с точностью до нескольких пикосекунд. Дальнейшие исследования проводили с помощью ПИМ-3, состыкованного через слюдяные пленки с пятикамерным усилителем яркости. Это обеспечивало регистрацию каждого одиночного фотоэлектрона, покидающего входной фотокатод времяанализирующего ЭОП. Полученные экспериментальные данные привели к выводу о том, что собственное временнóе разрешение такого ЭОП не хуже 10 пс.
По этим данным можно с уверенностью сделать вывод о том, что в 1954 году в Москве в Институте атомной энергии усилиями Е.К.Завойского и его соратников родилась пикосекундная электронно-оптическая хронография. Это событие было документально зафиксировано в статье Е.К.Завойского (тогда члена-корреспондента АН СССР) и С.Д.Фанченко "Об изучении сверхбыстрых процессов", присланной в редакцию 1 сентября 1954 года и опубликованной в 1955 году в ДАН СССР (ДАН, т. 100, № 4).
Физические основы
пико-фемтосекундной
электронно-оптической хронографии
Результаты уникальных экспериментов Е.К.Завойского с ЭОП буквально через несколько месяцев нашли свое блестящее толкование в его новой статье, присланной 1 декабря 1955 года в ДАН и озаглавленной "Физические основы электронно-оптической хронографии" (ДАН, 1956, т.108, №2).
Евгений Константинович прекрасно понимал, что постулат Ферма не работает для нулевого времени установления изображения в плоскости фокусировки. Он был знаком с работами немецкого ученого О.Шерцера [6], который в 1930-е годы показал, что в электронных линзах, используемых в ЭОП, обязательно присутствуют хроматические аберрации. Академик Лев Андреевич Арцимович в 40-е годы был активно вовлечен в изучение теории формирования фотоэлектронных изображений в электростатических ЭОП, предназначенных для ночного видения. Исходя из общих соображений он вывел формулу для продольных хроматических аббераций. Согласно его исследованиям [5], продольные хроматические аберрации DZ в фокусирующей электростатической линзе ЭОП могут быть представлены выражением
ΔZ = m ∙ ΔVoz ∙ V/eE,
где Z – аксиальная координата; m и e – соответственно, масса и заряд электрона; E – напряженность электрического поля у фотокатода, ΔVoz – разброс начальных скоростей фотоэлектронов по осевой компоненте; V – продольная составляющая осевой скорости, которую приобретают фотоэлектроны при полном ускоряющем напряжении, приложенном к ЭОП. Теория пространственных хроматических аберраций Л.А.Арцимовича стала общепринятой для описания качества статических изображений, формируемых в ЭОП.
Спустя десять лет, исходя из формулы Л.А.Арцимовича, Е.К.Завойский и С.Д.Фанченко легко перешли к выражению для временных аберраций электронной оптики. Время установления изображения Δσ в плоскости фокусировки было определено с учетом того, что
Δσ = ΔZ/V.
Авторы имели в виду, что, если ускоряющее напряжение на ЭОП постоянно, то и скорость электронов вблизи плоскости фокусировки – постоянна. Так в 1955 году было выведено принятое мировой наукой знаменитое соотношение
Δτ = m ∙ ΔVoz /e∙E.
Сегодня оно известно как формула Завойского-Фанченко для определения вклада продольных хроматических аберраций в предельно достижимое временнóе разрешение ЭОП.
Для качественных оценок, которыми обычно пользуются разработчики, авторы ввели упрощенное выражение
Δτ = a · 10–11/Е ,
где Е – напряженность электрического поля в непосредственной близости к фотокатоду, выраженное в единицах CGSЕ заряда (1 CGSЕ = 30 В/мм), a – безразмерный коэффициент, равный 1–2 для серебряно-кислородно-цезиевых фотокатодов. В соответствии с расчетом этих авторов, для прибора ПИМ-3 предельное временнóе разрешение оказалось равным 5–10 пс. При этом используются значения Е = 2 СGSE (60 В/мм) и a = 2, что хорошо согласуется с экспериментальными результатами.
Завойский и Фанченко не ограничили свое внимание рассмотрением только в принципе неустранимых продольных хроматических аберраций фокусирующих линз. Закладывая физические основы пико-фемтосекундной электронно-оптической хронографии, они рассмотрели весь тракт формирования фотоэлектронных изображений от фотокатода до выходного экрана ЭОП. Проанализировав результирующие изображения, они пришли к выводу о возможности достижения временнóго разрешения вплоть до 10 фемтосекунд (10–14 с). И действительно, за два последующих десятилетия был сделан скачок в развитии электронно-оптической фотографии. В конце 70-х годов появились многочисленные работы отечественных и зарубежных исследователей об улучшении временнόго разрешения ЭОП более чем на порядок – оно достигло и перешло однопикосекундную отметку.
В статье "Пико-фемтосекундная электронно-оптическая хронография" (ДАН СССР, 1976, т.226, №5) Е.К.Завойский делает следующий основополагающий вывод: "Для освоения диапазона 10–12 –10–14 с есть только один путь: сведение к минимуму эффекта хроматической аберрации посредством увеличения напряженности электрического поля у фотокатода ЭОП до 103–104 единиц СGSE (30-100 кВ/мм), в частности на основе импульсного питания".
Таким образом, основные физические принципы, лежащие в основе пико-фемтосекундной электронно-оптической фоторегистрации, таковы [11]:
Из-за дисперсии групповых скоростей в стеклянных линзах объективов преломляющего типа минимальное время установления изображения не может быть короче 50–100 фс. Поэтому для достижения диапазона коротких времен 10–100 фс необходимо использовать проекционные объективы отражательного типа, проецирующие плоскость изображения (например, входную микрометрическую щель) на фотокатод ЭОП.
Конечная толщина фотокатода определяет разброс момента вылета фотоэлектронов в плоскости фотокатода, обращенной в вакуум. При толщине фотокатода 100 Å (10-6 см) и начальной скорости электронов ~108 см/с величина этого разброса не должна превышать 10 фс. Оценка сделана при условии отсутствия многократного рассеяния электронов в толще фотокатода. (К сожалению, справедливость этого утверждения до сих пор не подвергнута тщательным теоретическим и, тем более, экспериментальным проверкам.)
Фотокатоды должны обладать низкоомным поверхностным сопротивлением. Материалы фотокатода должны выдерживать воздействие высокоинтенсивных электрических полей: при поверхностной напряженности 1–6 кВ/мм в статическом и до 30–100 кВ/мм в импульсном режимах. (Согласно этим рекомендациям следовало бы поставить специализированные исследования по фотокатодам для фемтосекундных ЭОП и научиться измерять распределение начальных энергий фотоэлектронов в реальных условиях. Причина в том, что при вышеобозначенных напряженностях прикатодные электрические поля могут серьезно искажать энергетические уровни в полупроводниках и влиять на энергетическое распределение фотоэлектронов при внешнем фотоэффекте.)
Очевидно, что временнόе разрешение (вплоть до 10 фс) может быть достигнуто при фазовых скоростях отклонения изображений по экрану, превышающих во много раз скорость света. Это так называемое техническое временнόе разрешение, τт = δх/V, то есть время, за которое развертка проходит путь со скоростью V, равной одному разрешаемому пространственному элементу δх. Однако влияние краевых эффектов в отклоняющих пластинах при таких скоростях отклонения, а также конечный размер пучка в отклоняющих пластинах могут существенно ухудшать пространственное качество отклоненных с такой скоростью изображений.
Взаимодействие электронов, несущих изображение БПП, с быстроменяющимся отклоняющим полем носит квантово-механический характер. Это может привести к своеобразному "дробовому эффекту" отклонения. Если скорость развертки будет подвергнута неупорядоченным флуктуациям, то, как показали оценки, предел точности измерения времени будет не выше нескольких единиц фемтосекунд.
Существует эффект затягивания сигнала за счет кулоновского расталкивания электронов, составляющих один разрешимый элемент, за время пролета через ЭОП. Действительно, вылетающие с фотокатода за время 10 фс электроны группируются в сгустке толщиной, не превышающей 10-6 см. В его тонком слое на всем протяжении пролета через ЭОП происходит кулоновское расталкивание, что неизбежно ведет к утолщению сгустка. Оценочное соотношение для кулоновской составляющей временнόго разрешения говорит о том, что число электронов N, содержащихся в пространственном элементе изображения, не превышает одного электрона при 10-фс временнόм разрешении (τк ~ 10-14 N). Это означает, что временной анализ фотоэлектронных изображений в фемтосекундных ЭОП должен проводиться на уровне счета одиночных фотоэлектронов.
Обязательным условием надежной регистрации изображений, развернутых по люминесцентному экрану с пико-фемтосекундным временным разрешением, является их значительное (до 104–106) усиление по яркости. Выполнение этого условия обеспечит режим регистрации каждого одиночного фотоэлектрона, вылетающего с фотокатода времяанализирующего ЭОП и несущего информацию о регистрируемом БПП. Поэтому нужны высококачественные усилители яркости проанализированных во времени изображений (возможно с использованием микроканальных пластин – МКП, а также современные сверхчувствительные ПЗС-матрицы (в том числе электронно-чувствительные) для последующего ввода сигнала и обработки изображений на компьютере.
И в заключение напомним о том, что, оценивая вклад отдельных составляющих в предельное временнόе разрешение ЭОП, наши классики никогда не забывали о хорошо известном эффекте уширения спектра электронов, определяемом квантово-механическим соотношением неопределенностей: ΔεΔτ ≥ ħ. Если учесть, что в сверхкоротком фотоэлектронном импульсе электроны неизбежно имеют разброс скоростей, определяемый соотношением неопределенностей, то этот разброс может оказаться сравнимым с разбросом скоростей, определяемым природой внешнего фотоэффекта. С учетом этого дополнительного (квантово-механического) разброса скоростей была выведена оценочная формула для предельного τпред временнόго разрешения
τпред = ħ / (еV0Е)1/2,
где ħ – постоянная Планка, Е – поле у фотокатода в единицах CGSE заряда, V0 – начальная скорость фотоэлектронов, е – заряд электрона. Согласно этой формуле, при напряженности поля у фотокатода 30–100 кВ/мм и при использовании серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода максимальное временнόе разрешение еще сохраняется на уровне 10 фс.
* * *
Подводя итог сказанному в этом разделе, отметим, что теоретические основы пико-фемтосекундной электронно-оптической фотографии, сформулированные в 50-х годах в работах школы Е.К.Завойского и представленные научному сообществу на IV Международном конгрессе по высокоскоростной фотографии в Кельне (ФРГ) в 1958 году [18], выдержали более чем полувековую проверку временем. Их достоверность была опробована и с блеском подтверждена результатами многочисленных применений ЭОП при изучении БПП в лазерной физике, физике лазерной плазмы, физике полупроводников, волоконной и нелинейной оптике, фотобиологии и медицине. Времяанализирующие ЭОПы стали активно применять в ядерной физике для изучения треков ионизирующих частиц в люминесцирующих веществах [19], для фотографирования черенковского излучения отдельной релятивистской заряженной частицы [20], синхронизации во времени момента прихода встречных пучков релятивистских электронов в экспериментах с синхротронным излучением [21]; в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу (УТС) для определения плотности, парциального состава и электронной температуры плазмы по яркости спектральных линий [22]. О том, как лазерная физика дала толчок бурному развитию и широкому применению электронно-оптической диагностической аппаратуры, читайте во второй части обзора в следующем номере журнала.
Литература
Силкин И.И. Евгений Константинович Завойский. – Казань: Изд-во Казанского университета, 2007.
Завойская Н.Е. История одного открытия. – М: "Группа ИДТ", 2007.
Бабыкин М.В., Рудаков Л.И. и др. – Физика плазмы, 1982, т.8, Вып.5, с. 901.
Holst G., De Boer J.H., Teves M.C., Vennemans C.F., Ned. Oct. 1928; British Patent 3262000; D.R.P. 535208; Physica, 1934, v. 1, p. 297.
Арцимович Л.А. – Известия АН СССР, Сер. Физ., 1944, т. 8, № 6, с. 331.
Scherzer O. – Zft. f. Phys, 1936, v. 101, p. 593.
Zworykin V.K. et al. Electron Optics and Electron Microscope. – New York: Wiley, 1948.
Glaser W. Grundlagen der Elektronenoptik. – Wien: Springer, 1952; Основы электронной оптики –М.: Гостехиздат, 1957.
Ванюков М.П., Нилов Е.В. – ЖТФ, 1954, т. XXIV, вып. 7, с. 1209.
Courtney-Pratt J.S. – Research, 1949, v. 2, p. 287; The Photographic J., 1952, v. 92В, p. 137; Reports on Progress in Physics, 1957, v. 20, p. 329.
Завойский Е.К., Фанченко С.Д. – ДАН СССР, 1955, т. 100, № 4, с. 661; ДАН СССР, 1956, т. 108, № 2, с. 218; ДАН СССР, 1976, т. 226, № 5, с. 1062; Appl. Opt., 1965, v. 4, № 9,. p. 1155; Препринт ИАЭ им. И.В. Курчатова. – М., 1966.
Фанченко С.Д. – Труды XIV Межд. конгр. по высокоскор. фотогр. и фотонике. – М., 1980, с. 26–41; Proc. of the XXIIIth Intern. Congr. on High-Speed Photogr. and Photonics (ICHSPP). – M., Sept. 1998; Proc. SPIE., 1998, v. 3516, p. 15–24, p. 429–432.
Бутслов М.М. – Успехи научной фотографии, 1959, т. 6, с. 76.
Бутслов М.М., Завойский Е.К. и др. – ДАН СССР, 1956, т. 111, № 5, с. 996; Природа. 1970, №8, с.10.
Бутслов М.М., Завойский Е.К., В.В Прокофьева и др. – ДАН СССР, 1958, т. 121, с. 815; Атомная энергия, 1956, т. 1, № 4, с. 4.
Бутслов М.М., Степанов Б.М. и др. Электронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследованиях/Под ред. Е.К. Завойского. – М.: Наука, 1978.
Физическая электроника. Сборник статей, посвященных памяти М.М. Бутслова/Под ред. Б.М. Степанова. – М.: Наука, 1976.
Butslov M.M., Zavoisky E.K., et al. – Proс. of the IV-th Intern. Congr. On High-Speed Photography (ICHSP), Köln, 1958.
Завойский Е.К. Плахов А.Г. и др. – ДАН СССР, 1955, т.100, с.241.
Бутслов М.М. и др. – Атомная энергия, 1962, т. 12, №5, с. 412.
Зинин Э.И. и др. – Атомная энергия, 1966, т. 20, с. 320.
Загородников С.П. и др. – ЖЭТФ, 1963, т. 45, с. 1850.
После своего удивительно творческого периода жизни в Казанском государственном университете (1931–1947 годы) Евгений Константинович прошел краткую стажировку у академика П.Л.Капицы (в 1945 году) в Москве в Институте физических проблем АН СССР. Там он с успехом подтвердил результаты своих опытов по ЭПР и 30 января 1945 года в ФИАНе защитил докторскую диссертацию. Вскоре после этих событий И.В.Курчатов пригласил его в КБ-11 (Арзамас-16). За работы, проведенные в эти годы (1947–1951), Евгений Константинович был удостоен Сталинской премии и награжден орденом Ленина "За разработку электромагнитных методов регистрации быстропротекающих процессов по исследованию центральной части заряда атомной бомбы" (1949). В 1951 году Е.К.Завойский был назначен начальником сектора №74 в Лаборатории измерительных приборов АН СССР (ЛИПАН) – Курчатовском институте. Там же в 50-е годы он с сотрудниками построил первую в стране люминесцентную камеру для регистрации треков ионизирующих излучений и создал искровые счетчики ионизирующих частиц с использованием многокаскадных ЭОПов, изготовленных М.М.Бутсловым и его сотрудниками. Впервые в мире были созданы ЭОПы, способные регистрировать отдельные кванты света и обеспечивать пикосекундное временнóе разрешение при изучении быстропротекающих процессов (БПП).
О первых уникальных экспериментах Завойского и его школы с помощью отечественных времяанализирующих ЭОПов, получивших наименование ПИМ-УМИ, и пойдет речь ниже.
Рождение пикосекундной электронно-оптической хронографии
Когда в начале 30-х годов прошлого столетия были изобретены первые электронно-оптические преобразователи [4], никто и не думал использовать их в высокоскоростной фотографии с целью регистрации БПП. В том изобретении для улучшения наблюдения объектов в ночное время автор предлагал освещать их предварительно невидимым глазу ИК-излучением. Первые ЭОПы содержали фотокатод и люминесцентный экран, расположенные параллельно друг другу, и между ними прикладывалось ускоряющее напряжение. В однородном электрическом поле фотоэлектроны разлетались по параболическим траекториям, давая на экране размытое изображение объекта. В начале 40-х годов в работах Л.А.Арцимовича [5] в нашей стране, а также в исследованиях ученых Германии и США [6–8] опубликованы результаты о получении пространственного разрешения в ЭОПах величиной несколько десятков пар линий на миллиметр. Это было достигнуто за счет фокусирования изображения в ЭОПе электростатическими и магнитными линзами. К концу 40-х – началу 50-х годов относятся первые попытки подачи импульсного напряжения на ускоряющие электроды ЭОПа ночного видения с последующим использованием таких ЭОПов для изучения временных характеристик нестационарных источников света. В Государственном оптическом институте (ГОИ) М.П.Ванюков с сотрудниками реализовал экспозиции длительностью в доли микросекунды (4 · 10-7с) [9] на ЭОП ночного видения типа AEG (с электростатической фокусировкой фотоэлектронных изображений) путем включения их короткими импульсами напряжения. Дж. Коуртни-Пратт (Англия), прикладывая к подобным ЭОП переменное магнитное поле, достиг временнóго разрешения вплоть до долей наносекунды (2,8·10-10 с) [10]. Однако настоящую революцию в разработке методов и средств электронно-оптической фотографии с пикосекундным временным разрешением совершил в 50-х годах академик Евгений Константинович Завойский с сотрудниками [11]. Работы проводились в Институте атомной энергии, яркую память о них оставил замечательный ученый Сергей Дмитриевич Фанченко [12].
Всецело идея отклонения изображения в ЭОП системой, подобной осциллографической, также принадлежит академику Е.К. Завойскому. Это его судьбоносное предложение заключалось в радикальной модернизации ЭОПа, тогда только что разработанного и созданного М.М. Бутсловым в 1949 году. Этот прибор, известный под названием ПИО-1 (преобразователь импульсный однокадровый), был предназначен для покадрового фотографирования БПП с электростатической фокусировкой. Суть предложения заключалась во введении в область кроссовера, габариты которого занимали в диаметре доли миллиметра, а в длину – несколько сантиметров, двух пар ориентированных одна относительно другой под 90° отклоняющих пластин осциллографического типа. Модернизированный прибор (ПИМ-3 – преобразователь импульсный многокадровый) представлял собой первый в мире времяанализирующий ЭОП [13]. Михаил Михайлович экспериментально продемонстрировал высокоскоростную покадровую съемку с предельной частотой до 107–108 кадр/с и вполне удовлетворительным динамическим пространственным разрешением, достигавшим 15–20 пар лин./мм. Результат показал разрешение, всего лишь в два–три раза хуже разрешения, получаемого в статическом режиме. Зато уже в этих первых опытах скорость отклонения фотоэлектронных изображений по выходному экрану (3 · 107 см/с) превышала результат, достигнутой Коуртни-Праттом в его опытах с магнитным отклонением фотоэлектронных изображений. Так впервые в мире был экспериментально реализован принцип фиксации отдельных фаз БПП за счет отклонения фотоэлектронных изображений в быстроменяющихся электрических полях.
Второй фундаментальный эксперимент, инициируемый Е.К.Завойским, был реализован в 1952 году М.М.Бутсловым. Дело в том, что в мировой практике использование ЭОП было ограничено низкой яркостью получаемых изображений. В тридцатые годы немецкий ученый Г.Холст запатентовал схему усиления яркости изображений за счет последовательного соединения нескольких однокаскадных ЭОП в бипланарной конфигурации. Однако реализовать ее на практике никто не мог. М.М.Бутслов, будучи великолепным технологом-вакуумщиком, сумел собрать в общем стеклянном баллоне несколько двухэлектродных ЭОП с магнитной фокусировкой изображения. Уникальность этого многокаскадного ЭОПа заключалась в том, что каждый последующий каскад отделялся от предыдущего вакуумно-прочной 10-мкм слюдой, на одну сторону которой наносился люминесцентный экран предыдущего, а на другой – формировался сурьмяно-цезиевый (Cs3Sb) фотокатод последующего каскада. Коэффициент усиления по яркости одного такого каскада составлял 20–30. Соединяя последовательно до пяти-шести каскадов, можно было реализовать суммарное усиление яркости изображений в 105–108 раз. При этом в зависимости от требуемого коэффициента усиления по яркости можно было выбирать либо однокамерный ЭОП с магнитной фокусировкой фотоэлектронных изображений (типа М9), либо ЭОП, содержащий в единой стеклянной оболочке до шести сочлененных друг с другом одиночных усилительных камер [14].
В один из счастливых дней 1953 года Е.К.Завойский с сотрудниками испытали первый в мире шестикаскадный усилитель яркости – прибор типа УМ-95, изготовленный М.М.Бутсловым с сотрудниками. Приборы подобного типа так никогда и нигде в мире не были воспроизведены. Новый усилитель позволил наблюдать на экране изображение отдельных электронов. Вспоминая этот эксперимент, С.Д.Фанченко подчеркивал их научную значимость: был достигнут фундаментальный предел усиления по яркости – дальнейшее повышение коэффициента усиления уже не приводило к увеличению числа электронов в регистрируемом изображении и, следовательно, не давало никакой дополнительной информации, кроме увеличения уровня электронного шума.
В дальнейшем Е.К.Завойский, будучи в течение нескольких лет единственным в мире обладателем усилителей яркости изображений с предельным коэффициентом усиления, сумел внедрить многокамерные ЭОПы в науку, технику и медицину. Большим энтузиастом в использовании многокаскадных ЭОПов в астрономических исследованиях стала профессор В.В.Прокофьева – сотрудница Крымской астрономической обсерватории [15].
Широта кругозора стремительно вела Евгения Константиновича к обоснованию физических принципов пико-фемтосекундной электронно-оптической хронографии. Свой доклад на семинаре в Курчатовском институте в 1953 году Е.К.Завойский закончил словами: "Я пока не уверен, но похоже, что ЭОПы типа ПИМ-3 в состоянии реализовать временнóе разрешение короче, чем 10 нс, полученное в режиме покадровой съемки. Фокусировка изображения в нем – очень острая: размер изображения от идеального точечного источника составляет 3–5 мкм. Насколько мне известно, хорошей теории по ЭОП – нет. Однако, в соответствии с принципом Ферма, при фокусировке излучения точечного источника в точечное изображение каждая элементарная волна приходит в точку изображения без фазовых искажений. Поэтому, в принципе, получение идеального стигматического изображения дает возможность передать бесконечно короткий сигнал. Я приглашаю всех вас, моих слушателей, заняться решением этой проблемы в моем секторе".
Для постановки следующего решающего эксперимента Евгений Константинович поручил М.М.Бутслову пристыковать времяанализирующий ЭОП ПИМ-3 к усилителю яркости УМ-94. Так впервые в мире были созданы, а затем и начали выпускаться в нашей стране легендарные времяанализирующие ЭОПы серии УМИ, представляющие комбинацию ПИМ-3 с усилительными каскадами М-9 [16–17].
Вскоре Сергей Дмитриевич Фанченко получил от М.М.Бутслова шестикамерный ЭОП УМИ-95 и пристыковал 300-МГц, 100-Вт непрерывный генератор к его ПИМ-овской части. Два выхода генератора через 75-Ом коаксиальные кабели были подсоединены к отклоняющим пластинам ПИМ-3. На выходных клеммах каждой из двух пар отклоняющих пластин был собран резонансный контур. С его помощью можно было вводить фазовый сдвиг между двумя синусоидальными сигналами, подаваемыми на каждую пару пластин. В результате этого сдвига появилась возможность наблюдать на экране ЭОПа либо круговую развертку (фазовый сдвиг π/2), либо фигуры Лиссажу. При скорости развертки (2–3) · 109 см/с и пятне размером (1–2) · 10-2 см техническое временнóе разрешение было ограничено величиной 2–5 пс.
Для проведения динамических испытаний УМИ-95 оставалось найти только подходящий источник света, генерирующий импульсы излучения с длительностью, меньшей технического временнóго разрешения, то есть короче 2–5 пс. Надо иметь в виду, что тогда, в 1953 году, лазеров еще не существовало. Исследователям пришлось использовать свечение миниатюрных искровых разрядов в азоте, появляющихся при высоком давлении. Длительность такого искрового разряда была заведомо короче периода эллиптической развертки (3 нс). Денситограмма развертки свечения искры показала, что время разгорания искрового разряда длится менее десяти пикосекунд. Форма профиля интенсивности во времени от искры сильно отличалась от формы гауссовой кривой. Не существовало каких-либо других независимых источников света, чтобы измерить аппаратную функцию УМИ-95.
В то же время, фотометрические кривые позволяли различать изменения временного профиля интенсивности с точностью до нескольких пикосекунд. Дальнейшие исследования проводили с помощью ПИМ-3, состыкованного через слюдяные пленки с пятикамерным усилителем яркости. Это обеспечивало регистрацию каждого одиночного фотоэлектрона, покидающего входной фотокатод времяанализирующего ЭОП. Полученные экспериментальные данные привели к выводу о том, что собственное временнóе разрешение такого ЭОП не хуже 10 пс.
По этим данным можно с уверенностью сделать вывод о том, что в 1954 году в Москве в Институте атомной энергии усилиями Е.К.Завойского и его соратников родилась пикосекундная электронно-оптическая хронография. Это событие было документально зафиксировано в статье Е.К.Завойского (тогда члена-корреспондента АН СССР) и С.Д.Фанченко "Об изучении сверхбыстрых процессов", присланной в редакцию 1 сентября 1954 года и опубликованной в 1955 году в ДАН СССР (ДАН, т. 100, № 4).
Физические основы
пико-фемтосекундной
электронно-оптической хронографии
Результаты уникальных экспериментов Е.К.Завойского с ЭОП буквально через несколько месяцев нашли свое блестящее толкование в его новой статье, присланной 1 декабря 1955 года в ДАН и озаглавленной "Физические основы электронно-оптической хронографии" (ДАН, 1956, т.108, №2).
Евгений Константинович прекрасно понимал, что постулат Ферма не работает для нулевого времени установления изображения в плоскости фокусировки. Он был знаком с работами немецкого ученого О.Шерцера [6], который в 1930-е годы показал, что в электронных линзах, используемых в ЭОП, обязательно присутствуют хроматические аберрации. Академик Лев Андреевич Арцимович в 40-е годы был активно вовлечен в изучение теории формирования фотоэлектронных изображений в электростатических ЭОП, предназначенных для ночного видения. Исходя из общих соображений он вывел формулу для продольных хроматических аббераций. Согласно его исследованиям [5], продольные хроматические аберрации DZ в фокусирующей электростатической линзе ЭОП могут быть представлены выражением
ΔZ = m ∙ ΔVoz ∙ V/eE,
где Z – аксиальная координата; m и e – соответственно, масса и заряд электрона; E – напряженность электрического поля у фотокатода, ΔVoz – разброс начальных скоростей фотоэлектронов по осевой компоненте; V – продольная составляющая осевой скорости, которую приобретают фотоэлектроны при полном ускоряющем напряжении, приложенном к ЭОП. Теория пространственных хроматических аберраций Л.А.Арцимовича стала общепринятой для описания качества статических изображений, формируемых в ЭОП.
Спустя десять лет, исходя из формулы Л.А.Арцимовича, Е.К.Завойский и С.Д.Фанченко легко перешли к выражению для временных аберраций электронной оптики. Время установления изображения Δσ в плоскости фокусировки было определено с учетом того, что
Δσ = ΔZ/V.
Авторы имели в виду, что, если ускоряющее напряжение на ЭОП постоянно, то и скорость электронов вблизи плоскости фокусировки – постоянна. Так в 1955 году было выведено принятое мировой наукой знаменитое соотношение
Δτ = m ∙ ΔVoz /e∙E.
Сегодня оно известно как формула Завойского-Фанченко для определения вклада продольных хроматических аберраций в предельно достижимое временнóе разрешение ЭОП.
Для качественных оценок, которыми обычно пользуются разработчики, авторы ввели упрощенное выражение
Δτ = a · 10–11/Е ,
где Е – напряженность электрического поля в непосредственной близости к фотокатоду, выраженное в единицах CGSЕ заряда (1 CGSЕ = 30 В/мм), a – безразмерный коэффициент, равный 1–2 для серебряно-кислородно-цезиевых фотокатодов. В соответствии с расчетом этих авторов, для прибора ПИМ-3 предельное временнóе разрешение оказалось равным 5–10 пс. При этом используются значения Е = 2 СGSE (60 В/мм) и a = 2, что хорошо согласуется с экспериментальными результатами.
Завойский и Фанченко не ограничили свое внимание рассмотрением только в принципе неустранимых продольных хроматических аберраций фокусирующих линз. Закладывая физические основы пико-фемтосекундной электронно-оптической хронографии, они рассмотрели весь тракт формирования фотоэлектронных изображений от фотокатода до выходного экрана ЭОП. Проанализировав результирующие изображения, они пришли к выводу о возможности достижения временнóго разрешения вплоть до 10 фемтосекунд (10–14 с). И действительно, за два последующих десятилетия был сделан скачок в развитии электронно-оптической фотографии. В конце 70-х годов появились многочисленные работы отечественных и зарубежных исследователей об улучшении временнόго разрешения ЭОП более чем на порядок – оно достигло и перешло однопикосекундную отметку.
В статье "Пико-фемтосекундная электронно-оптическая хронография" (ДАН СССР, 1976, т.226, №5) Е.К.Завойский делает следующий основополагающий вывод: "Для освоения диапазона 10–12 –10–14 с есть только один путь: сведение к минимуму эффекта хроматической аберрации посредством увеличения напряженности электрического поля у фотокатода ЭОП до 103–104 единиц СGSE (30-100 кВ/мм), в частности на основе импульсного питания".
Таким образом, основные физические принципы, лежащие в основе пико-фемтосекундной электронно-оптической фоторегистрации, таковы [11]:
Из-за дисперсии групповых скоростей в стеклянных линзах объективов преломляющего типа минимальное время установления изображения не может быть короче 50–100 фс. Поэтому для достижения диапазона коротких времен 10–100 фс необходимо использовать проекционные объективы отражательного типа, проецирующие плоскость изображения (например, входную микрометрическую щель) на фотокатод ЭОП.
Конечная толщина фотокатода определяет разброс момента вылета фотоэлектронов в плоскости фотокатода, обращенной в вакуум. При толщине фотокатода 100 Å (10-6 см) и начальной скорости электронов ~108 см/с величина этого разброса не должна превышать 10 фс. Оценка сделана при условии отсутствия многократного рассеяния электронов в толще фотокатода. (К сожалению, справедливость этого утверждения до сих пор не подвергнута тщательным теоретическим и, тем более, экспериментальным проверкам.)
Фотокатоды должны обладать низкоомным поверхностным сопротивлением. Материалы фотокатода должны выдерживать воздействие высокоинтенсивных электрических полей: при поверхностной напряженности 1–6 кВ/мм в статическом и до 30–100 кВ/мм в импульсном режимах. (Согласно этим рекомендациям следовало бы поставить специализированные исследования по фотокатодам для фемтосекундных ЭОП и научиться измерять распределение начальных энергий фотоэлектронов в реальных условиях. Причина в том, что при вышеобозначенных напряженностях прикатодные электрические поля могут серьезно искажать энергетические уровни в полупроводниках и влиять на энергетическое распределение фотоэлектронов при внешнем фотоэффекте.)
Очевидно, что временнόе разрешение (вплоть до 10 фс) может быть достигнуто при фазовых скоростях отклонения изображений по экрану, превышающих во много раз скорость света. Это так называемое техническое временнόе разрешение, τт = δх/V, то есть время, за которое развертка проходит путь со скоростью V, равной одному разрешаемому пространственному элементу δх. Однако влияние краевых эффектов в отклоняющих пластинах при таких скоростях отклонения, а также конечный размер пучка в отклоняющих пластинах могут существенно ухудшать пространственное качество отклоненных с такой скоростью изображений.
Взаимодействие электронов, несущих изображение БПП, с быстроменяющимся отклоняющим полем носит квантово-механический характер. Это может привести к своеобразному "дробовому эффекту" отклонения. Если скорость развертки будет подвергнута неупорядоченным флуктуациям, то, как показали оценки, предел точности измерения времени будет не выше нескольких единиц фемтосекунд.
Существует эффект затягивания сигнала за счет кулоновского расталкивания электронов, составляющих один разрешимый элемент, за время пролета через ЭОП. Действительно, вылетающие с фотокатода за время 10 фс электроны группируются в сгустке толщиной, не превышающей 10-6 см. В его тонком слое на всем протяжении пролета через ЭОП происходит кулоновское расталкивание, что неизбежно ведет к утолщению сгустка. Оценочное соотношение для кулоновской составляющей временнόго разрешения говорит о том, что число электронов N, содержащихся в пространственном элементе изображения, не превышает одного электрона при 10-фс временнόм разрешении (τк ~ 10-14 N). Это означает, что временной анализ фотоэлектронных изображений в фемтосекундных ЭОП должен проводиться на уровне счета одиночных фотоэлектронов.
Обязательным условием надежной регистрации изображений, развернутых по люминесцентному экрану с пико-фемтосекундным временным разрешением, является их значительное (до 104–106) усиление по яркости. Выполнение этого условия обеспечит режим регистрации каждого одиночного фотоэлектрона, вылетающего с фотокатода времяанализирующего ЭОП и несущего информацию о регистрируемом БПП. Поэтому нужны высококачественные усилители яркости проанализированных во времени изображений (возможно с использованием микроканальных пластин – МКП, а также современные сверхчувствительные ПЗС-матрицы (в том числе электронно-чувствительные) для последующего ввода сигнала и обработки изображений на компьютере.
И в заключение напомним о том, что, оценивая вклад отдельных составляющих в предельное временнόе разрешение ЭОП, наши классики никогда не забывали о хорошо известном эффекте уширения спектра электронов, определяемом квантово-механическим соотношением неопределенностей: ΔεΔτ ≥ ħ. Если учесть, что в сверхкоротком фотоэлектронном импульсе электроны неизбежно имеют разброс скоростей, определяемый соотношением неопределенностей, то этот разброс может оказаться сравнимым с разбросом скоростей, определяемым природой внешнего фотоэффекта. С учетом этого дополнительного (квантово-механического) разброса скоростей была выведена оценочная формула для предельного τпред временнόго разрешения
τпред = ħ / (еV0Е)1/2,
где ħ – постоянная Планка, Е – поле у фотокатода в единицах CGSE заряда, V0 – начальная скорость фотоэлектронов, е – заряд электрона. Согласно этой формуле, при напряженности поля у фотокатода 30–100 кВ/мм и при использовании серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода максимальное временнόе разрешение еще сохраняется на уровне 10 фс.
* * *
Подводя итог сказанному в этом разделе, отметим, что теоретические основы пико-фемтосекундной электронно-оптической фотографии, сформулированные в 50-х годах в работах школы Е.К.Завойского и представленные научному сообществу на IV Международном конгрессе по высокоскоростной фотографии в Кельне (ФРГ) в 1958 году [18], выдержали более чем полувековую проверку временем. Их достоверность была опробована и с блеском подтверждена результатами многочисленных применений ЭОП при изучении БПП в лазерной физике, физике лазерной плазмы, физике полупроводников, волоконной и нелинейной оптике, фотобиологии и медицине. Времяанализирующие ЭОПы стали активно применять в ядерной физике для изучения треков ионизирующих частиц в люминесцирующих веществах [19], для фотографирования черенковского излучения отдельной релятивистской заряженной частицы [20], синхронизации во времени момента прихода встречных пучков релятивистских электронов в экспериментах с синхротронным излучением [21]; в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу (УТС) для определения плотности, парциального состава и электронной температуры плазмы по яркости спектральных линий [22]. О том, как лазерная физика дала толчок бурному развитию и широкому применению электронно-оптической диагностической аппаратуры, читайте во второй части обзора в следующем номере журнала.
Литература
Силкин И.И. Евгений Константинович Завойский. – Казань: Изд-во Казанского университета, 2007.
Завойская Н.Е. История одного открытия. – М: "Группа ИДТ", 2007.
Бабыкин М.В., Рудаков Л.И. и др. – Физика плазмы, 1982, т.8, Вып.5, с. 901.
Holst G., De Boer J.H., Teves M.C., Vennemans C.F., Ned. Oct. 1928; British Patent 3262000; D.R.P. 535208; Physica, 1934, v. 1, p. 297.
Арцимович Л.А. – Известия АН СССР, Сер. Физ., 1944, т. 8, № 6, с. 331.
Scherzer O. – Zft. f. Phys, 1936, v. 101, p. 593.
Zworykin V.K. et al. Electron Optics and Electron Microscope. – New York: Wiley, 1948.
Glaser W. Grundlagen der Elektronenoptik. – Wien: Springer, 1952; Основы электронной оптики –М.: Гостехиздат, 1957.
Ванюков М.П., Нилов Е.В. – ЖТФ, 1954, т. XXIV, вып. 7, с. 1209.
Courtney-Pratt J.S. – Research, 1949, v. 2, p. 287; The Photographic J., 1952, v. 92В, p. 137; Reports on Progress in Physics, 1957, v. 20, p. 329.
Завойский Е.К., Фанченко С.Д. – ДАН СССР, 1955, т. 100, № 4, с. 661; ДАН СССР, 1956, т. 108, № 2, с. 218; ДАН СССР, 1976, т. 226, № 5, с. 1062; Appl. Opt., 1965, v. 4, № 9,. p. 1155; Препринт ИАЭ им. И.В. Курчатова. – М., 1966.
Фанченко С.Д. – Труды XIV Межд. конгр. по высокоскор. фотогр. и фотонике. – М., 1980, с. 26–41; Proc. of the XXIIIth Intern. Congr. on High-Speed Photogr. and Photonics (ICHSPP). – M., Sept. 1998; Proc. SPIE., 1998, v. 3516, p. 15–24, p. 429–432.
Бутслов М.М. – Успехи научной фотографии, 1959, т. 6, с. 76.
Бутслов М.М., Завойский Е.К. и др. – ДАН СССР, 1956, т. 111, № 5, с. 996; Природа. 1970, №8, с.10.
Бутслов М.М., Завойский Е.К., В.В Прокофьева и др. – ДАН СССР, 1958, т. 121, с. 815; Атомная энергия, 1956, т. 1, № 4, с. 4.
Бутслов М.М., Степанов Б.М. и др. Электронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследованиях/Под ред. Е.К. Завойского. – М.: Наука, 1978.
Физическая электроника. Сборник статей, посвященных памяти М.М. Бутслова/Под ред. Б.М. Степанова. – М.: Наука, 1976.
Butslov M.M., Zavoisky E.K., et al. – Proс. of the IV-th Intern. Congr. On High-Speed Photography (ICHSP), Köln, 1958.
Завойский Е.К. Плахов А.Г. и др. – ДАН СССР, 1955, т.100, с.241.
Бутслов М.М. и др. – Атомная энергия, 1962, т. 12, №5, с. 412.
Зинин Э.И. и др. – Атомная энергия, 1966, т. 20, с. 320.
Загородников С.П. и др. – ЖЭТФ, 1963, т. 45, с. 1850.
Отзывы читателей
