像管的主要特性分析

4.2像管的主要特性分析4.2.1.光谱响应特性

光谱响应特性由光电阴极的响应特性决定，因此描述像管光谱响应性的参量与第3章光电阴极的一致。光电阴极积分灵敏度光阴极的量子效率决定了管子的灵敏度，量子效率对波长的依赖性决定了管子的光谱响应，光阴极的暗电流,量子效率决定了像的对比度,最大信噪比，对比度,信噪比又决定了照度最低情况下的分辨率。光谱匹配是指像管的光源与光电阴极、光电阴极与荧光屏、荧光屏与人眼视觉函数或摄像机之间的光谱分布匹配，匹配良好，像管将获得较高的灵敏度。由于对于同一光电阴极，峰值灵敏度为一常数，与光源无关，因此只要光谱匹配系数大，就说明该光电阴极对该光源灵敏度高。积分灵敏度的换算1.以光辐射量表示积分灵敏度R，与光度量表示的灵敏度的换算2.光源1的积分灵敏度与光源2的积分灵敏度的换算3.用积分灵敏度换算成等效光通量4.2.2.像管的增益特性

(1)亮度增益：荧光屏的亮度L和入射至光电阴极面上的照度EV之比，以GL表示：对于朗伯源来说，即理想化的扩展源，亮度不随方向而变化M为光出射度(2)辐射亮度增益(3)光通量增益：即用光通量来表示增益As荧光屏有效面积Ac光电阴极有效面积亮度增益的分析

在一定的光照度范围内，亮度增益与成正比，我们主要通过调节以下参数来提高增益。1.电子光学系统的透过率要高，即电子光学系统阻拦电子尽可能少，在保证系统像质的前提下，增大阳极孔径，保证边缘轨迹不被切割。2.阴极积分灵敏度要大，延伸光电阴极长波响应，既可提高对比，又可提高增益。这是因为夜天光主要在红外区，绿色的草木在这一波段反射强，与目标的反射能力相差很大。3.加速电压越高，增益越大但是过大的电压会加大场致发射，甚至放大，严重影响成像质量。4.荧光屏的发光效率要高，选择合适的粉，且粉层越厚，荧光效率高，但鉴别率会降低。5.窗口有中间耦合材料的透光率要高6.缩小电子光学系统的线倍率，亮度将以平方关系增加。但是图像太小，视角小，不利于观察。4.2.3像管的光传递特性

像管的光传递特性指输出亮度随入射照度的关系：当入射亮度较低时，有线性关系，当入射照度达到一定值后，亮度不再增加，出现饱和，出现饱和后，亮度增益将随照度增加而减小。4.2.3像管的光传递特性亮度增益出现饱和的原因：1.光电阴极光电发射的有限性，即入射光达到一定值后，阴极出现疲劳现象，阴极没有能力迅速补偿失去的大量电子，使得光电子发射的数目减少。。2.空间电荷区。入射照度增加，阴极发射电子数目增加，光电子奔赴荧光屏的过程中，空间电荷效应增加，结果使部分电子不能打在屏上，影响亮度。3.光电子密度太大，荧光屏的发光能力也不可能无限地增加。荧光屏会出现亮度饱和现象，所以在测试像管增益时，要考虑光照度使得光学传递特殊处在线性范围。等效背景照度

等效背景照度是指在荧光屏上产生同暗背景相等的亮度时，光电阴极面上所需的输入照度值，

Ldb为暗背景亮度4.2.4像管的背景特性

减小暗背景的方法：减小热发射，选用热发射小的光电阴极，降低阴极温度降低电极污染，有利于降低局部场强和二次电子发射2.信号感生背景

当像管受到辐照时，还要引起一种与入射信号无关的附加背景亮度，称为感生背景。主要来源于光反馈和离子反馈。光反馈:

由于管壁散射等因素导致光电阴极产生不希望有的电子发射，并在荧光屏上引起一个附加的背景亮度。离子反馈：由于管内殘余的气体被电离后，正离子轰击阴极表面产生的大量的二次电子发射。3.背景对像质的影响：像管的总背景亮度是暗背景亮度和入射辐射所引起的信号感生背景亮度之和没有考虑背景亮度时，图像的对比度：考虑背景亮度时，图像的对比度：光照小时，图像对比度将随着入射光的减小而迅速恶化，这是由于光照度减小，暗背景起主要作用，对比度恶化程度增加。当光照较大时，对比度以一个大致不变的恶化系数恶化，这主要是由于入射辐射所引起的感生背景亮度所致，这时背景照度可以忽略不计。4.2.5.像管的传像特性：放大率荧光屏上像点到光轴的距离与阴极面上对应点到光轴距离之比称为变像管点所在环带的放大率M。畸变：

D=Mr/M0-14-57Mr实际的放大率，M0为理想的高斯图像放大率（通常认为中心区的放大率）D>0,则为枕形畸变，D<0，则为桶形畸变，由透镜场的结构所决定。在像管中影响图像几何形状的因素主要是电子光学系统

如：电子光学系统的放大率和畸变

4.2.6.像管的时间响应

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皮秒，光电子在管中的渡越时间也很短，荧光屏的惰性时间由荧光粉产类型和激发电子流密度所决定，通常为毫秒。4.2.7.空间分辨特性空间频率：单位空间上变化的周期数一般有两种表示方法：（1）单位长度上的周期数单位lp/mm。（2）用整个目标上的周期数表示2.空间分辨特性空间分辨率：指用标准测试板通过像管成像后，在荧光屏的每毫米长度上用目测法能分辨得开的黑白相间等宽距条纹的对数，单位lp/mm，一般指在照度足够的情况下（以100勒克斯为宜），通过变像管或像增强管所刚刚分辩处的黑白条纹数目。它反映了系统成像和传像的能力。用分辨率评定器件的传像特性，优点是方便、简单、直观。缺点是：受主观因素影响，只给出极限结果，对其他频率的情况不能给出，且受人眼视场的限制。3.空间传递函数调制传递函数是器件对正弦器件的亮度对比传递函数，它的测量需要测出正弦图案的像和物的亮度对比。像管的调制