Disector de imágenes

Un disector de imágenes , también llamado tubo disector , es un tubo de cámara de vídeo en el que las emisiones del fotocátodo crean una " imagen de electrones " que luego se barre hacia arriba, hacia abajo y a través de un ánodo para producir una señal eléctrica que representa la imagen visual. Emplea campos magnéticos para mantener la imagen del electrón enfocada, y los modelos posteriores utilizaron multiplicadores de electrones para captar los electrones. ^{[1] [2]} El término también se había utilizado para otros tipos de tubos de cámara de vídeo tempranos. Los disectores se utilizaron solo brevemente para la investigación en sistemas de televisión antes de ser reemplazados por diferentes tubos mucho más sensibles basados ​​​​en el fenómeno de almacenamiento de carga como el iconoscopio durante la década de 1930. A pesar de que los tubos de cámara basados ​​​​en la idea de la tecnología del disector de imágenes cayeron rápidamente y completamente en desuso en el campo de la transmisión de televisión, continuaron siendo utilizados para imágenes en los primeros satélites meteorológicos y el módulo de aterrizaje lunar , y para el seguimiento de la actitud de las estrellas en el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional .

Un disector de imágenes enfoca una imagen visual sobre una capa de material fotosensible , como el óxido de cesio , que emite "fotoelectrones" cargados negativamente proporcionales a la intensidad de la luz que incide sobre el material. Las placas deflectoras electrostáticas o los campos magnéticos manipulan periódicamente la imagen electrónica resultante horizontal y verticalmente ante un multiplicador de electrones , o una pequeña abertura que conduce a un detector cargado positivamente, o simplemente un ánodo , en el caso de los primeros tubos disectores. El multiplicador de electrones o la abertura permiten solo aquellos electrones que emanan de un área muy pequeña de la imagen electrónica, que representa un área igualmente pequeña de la imagen visual. La imagen completa se escanea varias veces por segundo para producir una señal eléctrica que representa una imagen visual en movimiento. ^[3]

Los primeros tubos de cámara electrónica (como el disector de imágenes) adolecían de un defecto fatal muy decepcionante: escaneaban el objeto y lo que se veía en cada punto era solo el pequeño fragmento de luz visto en el instante en que el sistema de escaneo pasaba sobre él. ^[4]

Debido a que el disector no almacena carga, es útil para observar el interior de hornos y monitorear sistemas de soldadura, ya que no sufre el "destello" que experimentan los tubos de imagen normales cuando miran luces intensas.

En abril de 1925, el profesor alemán Max Dieckmann y su alumno Rudolf Hell solicitaron una patente para un dispositivo llamado Lichtelektrische Bildzerlegerröhre für Fernseher (Tubo disector de imágenes fotoeléctricas para televisión) bajo el número de patente alemana: DE450187C. Se emitió una patente en octubre de 1927, ^[5] y sus experimentos fueron anunciados en las revistas estadounidenses de distribución nacional Discovery y Popular Radio , ^{[6] [7]} pero no lograron llevarlo a la práctica . ^[8] En 1951, Hell afirmó que había fabricado un tubo pero no pudo hacerlo funcionar, ya que en ese momento había un conocimiento insuficiente de la óptica electrónica , la manipulación de un haz de electrones mediante campos eléctricos o magnéticos . ^[9]

El pionero de la televisión estadounidense Philo T. Farnsworth inventó el primer disector de imágenes funcional en 1927, presentando una solicitud de patente el 7 de enero de 1927. ^{[9] [10]} El 7 de septiembre de ese año, el disector de imágenes transmitió con éxito su primera imagen, una línea recta simple, en el laboratorio de Farnsworth en 202 Green Street en San Francisco . ^{[11] [12]} Para el 3 de septiembre de 1928, Farnsworth había desarrollado el sistema lo suficiente como para realizar una demostración para la prensa, ^[12] la primera demostración exitosa de un sistema de televisión completamente electrónico. ^[12]

En 1929, Farnsworth eliminó un motor generador del sistema, por lo que ya no tenía partes mecánicas. Otros desarrollos de ese año incluyeron mejoras en la claridad de la imagen y un aumento en el número de líneas de resolución, de modo que superó a los sistemas de televisión mecánicos. ^[13] También en 1929, Farnsworth transmitió las primeras imágenes humanas en vivo con su sistema, incluida una imagen de tres pulgadas y media de su esposa Elma ("Pem") con los ojos cerrados (posiblemente debido a la brillante iluminación requerida). ^[14]

Dado que los electrones emitidos dentro de un disector de imágenes son recogidos por el multiplicador de electrones o ánodo sólo durante el breve tiempo que un área de la "imagen electrónica" está expuesta, la mayor parte de los electrones se pierden. Por lo tanto, los primeros disectores de imágenes eran muy ineficientes y se requería una iluminación extremadamente brillante para que se utilizaran de manera efectiva. ^{[ cita requerida ]} Farnsworth abordó este problema con la invención de un "multiplicador de electrones" (que no debe confundirse con los multiplicadores de electrones contemporáneos ), un dispositivo que aumentaba la cantidad de electrones en un circuito al generar "emisiones secundarias" de electrones desde un par de superficies opuestas, amplificando así la señal eléctrica. ^{[ 15 ]}

Farnsworth solicitó una patente para su "multiplicador de electrones" el 3 de marzo de 1930 y demostró su aplicación en 1931. ^{[16] [17] : 137–141} Farnsworth continuó mejorando el dispositivo, que llegaría a llamarse " multipactor ", ^[18] de modo que, según se informa, podía amplificar una señal a la sexagésima potencia o mejor, ^{[17] : 139} y mostró una gran promesa en otros campos de la electrónica. Sin embargo, un problema significativo con el multipactor era que se desgastaba a un ritmo insatisfactoriamente rápido. ^{[17] : 141}

El 25 de agosto de 1934, Farnsworth realizó la primera demostración pública del mundo de un sistema de televisión completamente electrónico, que incluía su disector de imágenes, en el Instituto Franklin de Filadelfia, Pensilvania . ^{[19] [20]}

En abril de 1933, Farnsworth presentó una solicitud de patente titulada Image Dissector , pero que en realidad detallaba un tubo de rayos catódicos (CRT) de cámara de baja velocidad de electrones con almacenamiento de carga. ^[21] Sus principios fueron desarrollados e implementados por RCA. Aunque RCA había pagado regalías en 1939, el costo legal asociado con la disputa de patentes de RCA, la presión de fabricación en tiempos de guerra, la patente de Farnsworth que expiraba solo ocho años después y su comprensible desilusión de que su compañía se disolvería poco después de la Segunda Guerra Mundial. El disector de imágenes con sus muchas trampas sería reemplazado rápidamente a lo largo de la década de 1930 por el orticón de imágenes y los iconoscopios , hasta la década de 1980, cuando también serían reemplazados por sensores de imagen de estado sólido.

• La Farnovisión: historia de Philo Farnsworth y la invención del disector de imágenes
• "El disector de imágenes de Farnsworth", IEEE Global History Network
• PhiloCam - Proyecto de cámara disectora de imágenes, detalles del uso de un tubo disector de imágenes de alrededor de 1964, incluye diagramas de circuitos y hoja de datos.

• Iconoscopio
• Imagen del tubo Orthicon