四讲微光像增强器

1、会计学1四讲微光像增强器四讲微光像增强器微弱的光学图像自然景物微弱的电子图像增强的电子图像增强的光学图像物镜光阴极微通道板荧光屏目镜像增强器 像增强器和夜视系统的结构和工作原理l一代像增强器 结构示意图l二代、超二代和三代像增强器 结构示意图光阴极光阴极 光电转换光电转换微道板微道板 电子倍增电子倍增荧光屏荧光屏 电光转换电光转换微光夜视技术特点和作用微光夜视技术特点和作用 - - 微光核心器件工作原理微光核心器件工作原理（m)n 倍增次数倍增次数二次电子二次电子倍增系数倍增系数微光夜视技术特点和作用微光夜视技术特点和作用 微光核心器件工作原理微光核心器件工作原理l工作时加三个电压，光电阴极通

2、道板输入端l通道板两端，通道板输出端荧光屏 微光像增强器系列微光像增强器系列 微光像增强器系列微光像增强器系列微光夜视技术特点及作用微光夜视技术特点及作用 微光夜视技术核心器件微光夜视技术核心器件1 Thin ion-barrier film/高性能，薄的离子阻挡膜2 Low noise figure MCP/低噪声因子微通道板3 Gated power supply /门控电源需求牵引，微光夜视发展规划、计划需求牵引，微光夜视发展规划、计划（例例Omnibus三代微光计划）三代微光计划）美国国防部美国国防部美陆军实验室美陆军实验室斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大学斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大

3、学ITT公司公司/EOIntervac 公司公司Litton 公司公司EO国家级实验室：微光新原理、新技术前瞻性、基础性和演示验证国家级实验室：微光新原理、新技术前瞻性、基础性和演示验证微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备1物镜；2光电阴极；3电子透镜；4荧光屏；5目镜 结构有三部分组成：光电阴极、电子光学系统、荧光屏 1物镜；2光电阴极；3电子透镜；4荧光屏；5目镜 4.1.1 光电阴极光电阴极光谱响应曲线 1非聚焦型电子光学系统 即近贴型 C阴极 ,A阳极；zzrzVulzr)(2)(zzruulr2urlr220sinr

4、sin20ulr z所以zr,0ulRm2msin20ulr ulRm2 通常，极间距离l总是很小，如小于1mm，而U却很大，如3-7KV，极间距离越小，电位差越高，图像越清晰，近贴型在像管中仍得到广泛应用。 2静电聚焦电子光学系统(1) 等径双圆筒结构 等径双圆筒透镜成像原理: 静电聚焦电子光学系统，即静电透镜，通常由轴对称静电场所形成，在几个具有轴对称几何形状的金属导体电极上加以不同的电位，就可以形成轴对称电场。 （2）不等径的双圆筒由于有孔兰，可有效地控制系统的发散作用，阻止电子射到屏上，也可以减小荧光屏发光对阴极的光反馈，从而降低背景干扰和噪声。在平面阴极象管中，几何象差比较严重，边缘

5、象质较差。3复合聚焦电子光学系统 利用静电场和静磁场形成的复合磁场使电子聚焦 电子在复合场中的运动 4.1.3 荧光屏荧光屏将电子动能转换成光能。高能量电子打在荧光屏上，荧光屏发光。 v像管对荧光屏的主要要求是：v荧光屏应该具有高的转换效率；v能产生足够的光亮度；v发射光谱要同眼睛，或与之相耦合的下一级光电阴极的光谱响应相一致；v合适的余辉时间；v当然还必须具有良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性等基本要求。荧光屏发光材料主要特性有：光谱特性、发光效率。荧光屏光谱发射特性 v荧光粉材料有：vZnS:Ag（P11）, ZnS:Cu(P31), (Zn, Cd) S:Ag(P20)等等，几种典型的

6、荧光屏光谱效率如图.v像管中常用的荧光粉P20，发光颜色为黄绿光，峰值波长0.56m，余辉时间0.05-2ms，粉的粒度控制在3.5m，以保证屏的分辨率。4.1.4 光学纤维面板简称为光纤板，它是由许多单根纤维组合而成的，其传光原理是利用材料界面的全反射。 cossin1210nn临界入射角 2211sinsinnn222121100cos1sinsinnnnnn2光学纤维面板及性能 对于像管中用的光纤板主要有以下性能要求: 1) 数值孔径要大如芯料n1=1.76，皮料n2=1.50，则N.A=0.8476，从空气中或真空入射，全反射临界角是57.9，而实测为53左右。2) 光透过率要高;3)

7、 分辨率要高;4) 气密性、化学稳定性、机械加工性能以及热稳定性要好。 22210sinnnAN数值孔径1增益的定义 1) 亮度增益定义为：像管输出亮度L与阴极入射照度Ev之比的 倍 vLELG2 ) 辐射亮度增益 eLeELG由于Ev=EeK KGEKLGLvLevLEMG对朗伯光源增益式中M为光出射度lm/m23) 光通量增益 inouG/inou,分别为输出和输入光通量。 又因为 2sLvcMAGG mEAm像管几何放大率 As, Ac分别为荧光屏和阴极有效面积。 所以，光通量增益为亮度增益的m2倍 221222222222uRuIP22212121211212212mmuuRRAEEM

8、GsL22212112212mmAAAAAAmcscscs2信号感生背景Lsb当管子受到辐照时还要引起一种与入射信号无关的附加背景亮度， 主要来源有：光反馈和离子反馈。 背景等效照度Eb定义为与暗背景亮度相当的阴极入射照度 LdBbeGLELdB暗背景亮度GL亮度增益。LdB一般为10-310-2(cd/m2)，通过增益可得Ebe，而通常变像管的Ebe为10-3lx数量级，而微光管Ebe为10-7lx数量级4.2.5 像管的传像特性 指像管传递图象时，对图像几何形状和亮度分布的影响 放大率：像管出射端图象的线性尺寸l 与入射端图像相应的线性尺寸l之比 llM变像管和像增强器是一种宽束电子光学系

9、统的电真空器件，它的边缘由于透镜对不同的离轴距离的物点单向放大率不同，而产生图象畸变.成像器件的畸变图形（a）没有畸变的原始图形 (b) 枕形畸变图形 (c) 桶形畸变图如果离轴愈远的物点单向放大率比近轴放大率大，则产生“枕形”畸变，如果离轴愈远的物点单向放大率比近轴放大率小，则产生“桶形”畸变.4.2.6 像管的时间响应特性 像管的时间响应特性主要由荧光屏所决定，因为光电阴极的发射过程很短，约为10-12s量级; 光电子在管中的渡越时间也很短，约为10-10s量级; 荧光屏的惰性时间由荧光粉的类型和激发电子流密度所决定，通常为ms级。对于特殊需要的像管，应选择短余辉的粉型。 4.2.7 空间

10、分辨特性 定义:周期量在单位空间（单位长度、面积、体积）上变化的周期数 bf21(1) 单位长度上的周期数，记为f， lp线对，每一线对包含一条亮线和一条暗线，单位为每毫米线对 lp/mm。(2) 以整个目标上的周期数表示，记为ft，这样ft=f h= h目标总宽度2hb1. 空间频率2 . 空间分辨率 定义为：成像系统能够将两个相隔极近的目标的像刚好能分辨清的能力，它反映了系统的成像和传像能力，单位是“线对/毫米”， 例如说某像管的分辨率是30lp/mm，就是指空间频率数小于或等于30lp/mm，对比度为100%的测试图案经过像管后能看清，而大于30lp/mm的测试图案则模糊不清，就是再放大

11、几倍也分辨不出条纹。 所谓分辨出的线对数是指四个方向的条纹能同时分辨出，如果不能同时看清，则认为该单元是不可分辨的。图 点扩散函数（a）和线扩散函数 （b）v光学系统的物和像具备下列几个特点，则称为线性系统。线光强的物及其像的线扩散函数Na，K，Sb，Cs碱 源真空系统、烘烤系统阴极组件GaAs单晶+铯氧激活芯皮玻璃组合拉单丝单丝六角紧密排列捆扎成棒拉复丝将复丝按有效区尺寸的要求排列在热压模具中实体边玻璃拉单丝单丝六角紧密排列捆扎成棒拉复丝真空机械热熔压斜切成片滚圆倒角研磨抛光酸蚀除芯氢还原蒸镀电极检 验包 装包 装81613502C87-2MCP10NV30PSiO26773636662B2

12、O34Na2O0.2511K2O6.47Rb2O1.220.2Cs2O0.211.8CaO3MgO3BaO114312PbO241117.82812Bi2O31.80.20.2Al2O313Sb2O30.10.1As2O30.10.10.10.10.1OxideX-5X-7B2O32424SiO23142BaO +SrO+ CaO3228La2O3+Y2O3137玻璃 或光纤面板荧光粉铝膜电子发光UIP单位：Lm/WAENNSSKNS852221211014. 31029. 1/10/BK 4. 四代微光像增强器v自动门控还有助于减少夜间车灯等明亮光源产生的晕圈或影像模糊效应。由于电源开合，减少了噪声，提高了图像的质量。v提高了像增强器的信噪比，v在目标探测距离和分辨率有很大的提高。v还减少“光晕”对成像的影响，有助于改善在强光下的视觉性能。l工作时加三个电压，光电阴极通道板输入端l通道板两端，通道板输出端荧光屏4.1.3 荧光屏荧光屏将电子动能转换成光能。高能量电子打在荧光屏上，荧光屏发光。 v像管对荧光屏的主要要求是：v荧光屏应该具有高的转换效率；v能