四講微光像增強(qiáng)器

1、會(huì)計(jì)學(xué)1四講微光像增強(qiáng)器四講微光像增強(qiáng)器微弱的光學(xué)圖像自然景物微弱的電子圖像增強(qiáng)的電子圖像增強(qiáng)的光學(xué)圖像物鏡光陰極微通道板熒光屏目鏡像增強(qiáng)器 像增強(qiáng)器和夜視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理l一代像增強(qiáng)器 結(jié)構(gòu)示意圖l二代、超二代和三代像增強(qiáng)器 結(jié)構(gòu)示意圖光陰極光陰極 光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換微道板微道板 電子倍增電子倍增熒光屏熒光屏 電光轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用微光夜視技術(shù)特點(diǎn)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 倍增次數(shù)倍增次數(shù)二次電子二次電子倍增系數(shù)倍增系數(shù)微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用 微光核心器件工作原理微光核心器件工作原理l工作時(shí)加三個(gè)電壓，光電陰極通

2、道板輸入端l通道板兩端，通道板輸出端熒光屏 微光像增強(qiáng)器系列微光像增強(qiáng)器系列 微光像增強(qiáng)器系列微光像增強(qiáng)器系列微光夜視技術(shù)特點(diǎn)及作用微光夜視技術(shù)特點(diǎn)及作用 微光夜視技術(shù)核心器件微光夜視技術(shù)核心器件1 Thin ion-barrier film/高性能，薄的離子阻擋膜2 Low noise figure MCP/低噪聲因子微通道板3 Gated power supply /門控電源需求牽引，微光夜視發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃需求牽引，微光夜視發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃（例例Omnibus三代微光計(jì)劃）三代微光計(jì)劃）美國國防部美國國防部美陸軍實(shí)驗(yàn)室美陸軍實(shí)驗(yàn)室斯坦福、亞里桑拉、佛吉尼亞等大學(xué)斯坦福、亞里桑拉、佛吉尼亞等大

3、學(xué)ITT公司公司/EOIntervac 公司公司Litton 公司公司EO國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室：微光新原理、新技術(shù)前瞻性、基礎(chǔ)性和演示驗(yàn)證國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室：微光新原理、新技術(shù)前瞻性、基礎(chǔ)性和演示驗(yàn)證微光器件和整機(jī)承包商，通過投標(biāo)競標(biāo)承攬合同，提供裝備微光器件和整機(jī)承包商，通過投標(biāo)競標(biāo)承攬合同，提供裝備1物鏡；2光電陰極；3電子透鏡；4熒光屏；5目鏡 結(jié)構(gòu)有三部分組成：光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、熒光屏 1物鏡；2光電陰極；3電子透鏡；4熒光屏；5目鏡 4.1.1 光電陰極光電陰極光譜響應(yīng)曲線 1非聚焦型電子光學(xué)系統(tǒng) 即近貼型 C陰極 ,A陽極；zzrzVulzr)(2)(zzruulr2urlr220sinr

4、sin20ulr z所以zr,0ulRm2msin20ulr ulRm2 通常，極間距離l總是很小，如小于1mm，而U卻很大，如3-7KV，極間距離越小，電位差越高，圖像越清晰，近貼型在像管中仍得到廣泛應(yīng)用。 2靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)(1) 等徑雙圓筒結(jié)構(gòu) 等徑雙圓筒透鏡成像原理: 靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)，即靜電透鏡，通常由軸對稱靜電場所形成，在幾個(gè)具有軸對稱幾何形狀的金屬導(dǎo)體電極上加以不同的電位，就可以形成軸對稱電場。 （2）不等徑的雙圓筒由于有孔蘭，可有效地控制系統(tǒng)的發(fā)散作用，阻止電子射到屏上，也可以減小熒光屏發(fā)光對陰極的光反饋，從而降低背景干擾和噪聲。在平面陰極象管中，幾何象差比較嚴(yán)重，邊緣

5、象質(zhì)較差。3復(fù)合聚焦電子光學(xué)系統(tǒng) 利用靜電場和靜磁場形成的復(fù)合磁場使電子聚焦 電子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng) 4.1.3 熒光屏熒光屏將電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換成光能。高能量電子打在熒光屏上，熒光屏發(fā)光。 v像管對熒光屏的主要要求是：v熒光屏應(yīng)該具有高的轉(zhuǎn)換效率；v能產(chǎn)生足夠的光亮度；v發(fā)射光譜要同眼睛，或與之相耦合的下一級(jí)光電陰極的光譜響應(yīng)相一致；v合適的余輝時(shí)間；v當(dāng)然還必須具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等基本要求。熒光屏發(fā)光材料主要特性有：光譜特性、發(fā)光效率。熒光屏光譜發(fā)射特性 v熒光粉材料有：vZnS:Ag（P11）, ZnS:Cu(P31), (Zn, Cd) S:Ag(P20)等等，幾種典型的

6、熒光屏光譜效率如圖.v像管中常用的熒光粉P20，發(fā)光顏色為黃綠光，峰值波長0.56m，余輝時(shí)間0.05-2ms，粉的粒度控制在3.5m，以保證屏的分辨率。4.1.4 光學(xué)纖維面板簡稱為光纖板，它是由許多單根纖維組合而成的，其傳光原理是利用材料界面的全反射。 cossin1210nn臨界入射角 2211sinsinnn222121100cos1sinsinnnnnn2光學(xué)纖維面板及性能 對于像管中用的光纖板主要有以下性能要求: 1) 數(shù)值孔徑要大如芯料n1=1.76，皮料n2=1.50，則N.A=0.8476，從空氣中或真空入射，全反射臨界角是57.9，而實(shí)測為53左右。2) 光透過率要高;3)

7、 分辨率要高;4) 氣密性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械加工性能以及熱穩(wěn)定性要好。 22210sinnnAN數(shù)值孔徑1增益的定義 1) 亮度增益定義為：像管輸出亮度L與陰極入射照度Ev之比的 倍 vLELG2 ) 輻射亮度增益 eLeELG由于Ev=EeK KGEKLGLvLevLEMG對朗伯光源增益式中M為光出射度lm/m23) 光通量增益 inouG/inou,分別為輸出和輸入光通量。 又因?yàn)?2sLvcMAGG mEAm像管幾何放大率 As, Ac分別為熒光屏和陰極有效面積。 所以，光通量增益為亮度增益的m2倍 221222222222uRuIP22212121211212212mmuuRRAEEM

8、GsL22212112212mmAAAAAAmcscscs2信號(hào)感生背景Lsb當(dāng)管子受到輻照時(shí)還要引起一種與入射信號(hào)無關(guān)的附加背景亮度， 主要來源有：光反饋和離子反饋。 背景等效照度Eb定義為與暗背景亮度相當(dāng)?shù)年帢O入射照度 LdBbeGLELdB暗背景亮度GL亮度增益。LdB一般為10-310-2(cd/m2)，通過增益可得Ebe，而通常變像管的Ebe為10-3lx數(shù)量級(jí)，而微光管Ebe為10-7lx數(shù)量級(jí)4.2.5 像管的傳像特性 指像管傳遞圖象時(shí)，對圖像幾何形狀和亮度分布的影響 放大率：像管出射端圖象的線性尺寸l 與入射端圖像相應(yīng)的線性尺寸l之比 llM變像管和像增強(qiáng)器是一種寬束電子光學(xué)系

9、統(tǒng)的電真空器件，它的邊緣由于透鏡對不同的離軸距離的物點(diǎn)單向放大率不同，而產(chǎn)生圖象畸變.成像器件的畸變圖形（a）沒有畸變的原始圖形 (b) 枕形畸變圖形 (c) 桶形畸變圖如果離軸愈遠(yuǎn)的物點(diǎn)單向放大率比近軸放大率大，則產(chǎn)生“枕形”畸變，如果離軸愈遠(yuǎn)的物點(diǎn)單向放大率比近軸放大率小，則產(chǎn)生“桶形”畸變.4.2.6 像管的時(shí)間響應(yīng)特性 像管的時(shí)間響應(yīng)特性主要由熒光屏所決定，因?yàn)楣怆婈帢O的發(fā)射過程很短，約為10-12s量級(jí); 光電子在管中的渡越時(shí)間也很短，約為10-10s量級(jí); 熒光屏的惰性時(shí)間由熒光粉的類型和激發(fā)電子流密度所決定，通常為ms級(jí)。對于特殊需要的像管，應(yīng)選擇短余輝的粉型。 4.2.7 空間

10、分辨特性 定義:周期量在單位空間（單位長度、面積、體積）上變化的周期數(shù) bf21(1) 單位長度上的周期數(shù)，記為f， lp線對，每一線對包含一條亮線和一條暗線，單位為每毫米線對 lp/mm。(2) 以整個(gè)目標(biāo)上的周期數(shù)表示，記為ft，這樣ft=f h= h目標(biāo)總寬度2hb1. 空間頻率2 . 空間分辨率 定義為：成像系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)相隔極近的目標(biāo)的像剛好能分辨清的能力，它反映了系統(tǒng)的成像和傳像能力，單位是“線對/毫米”， 例如說某像管的分辨率是30lp/mm，就是指空間頻率數(shù)小于或等于30lp/mm，對比度為100%的測試圖案經(jīng)過像管后能看清，而大于30lp/mm的測試圖案則模糊不清，就是再放大

11、幾倍也分辨不出條紋。 所謂分辨出的線對數(shù)是指四個(gè)方向的條紋能同時(shí)分辨出，如果不能同時(shí)看清，則認(rèn)為該單元是不可分辨的。圖 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（a）和線擴(kuò)散函數(shù) （b）v光學(xué)系統(tǒng)的物和像具備下列幾個(gè)特點(diǎn)，則稱為線性系統(tǒng)。線光強(qiáng)的物及其像的線擴(kuò)散函數(shù)Na，K，Sb，Cs堿 源真空系統(tǒng)、烘烤系統(tǒng)陰極組件GaAs單晶+銫氧激活芯皮玻璃組合拉單絲單絲六角緊密排列捆扎成棒拉復(fù)絲將復(fù)絲按有效區(qū)尺寸的要求排列在熱壓模具中實(shí)體邊玻璃拉單絲單絲六角緊密排列捆扎成棒拉復(fù)絲真空機(jī)械熱熔壓斜切成片滾圓倒角研磨拋光酸蝕除芯氫還原蒸鍍電極檢 驗(yàn)包 裝包 裝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 或光纖面板熒光粉鋁膜電子發(fā)光UIP單位：Lm/WAENNSSKNS852221211014. 31029. 1/10/BK 4. 四代微光像增強(qiáng)器v自動(dòng)門控還有助于減少夜間車燈等明亮光源產(chǎn)生的暈圈或影像模糊效應(yīng)。由于電源開合，減少了噪聲，提高了圖像的質(zhì)量。v提高了像增強(qiáng)器的信噪比，v在目標(biāo)探測距離和分辨率有很大的提高。v還減少“光暈”對成像的影響，有助于改善在強(qiáng)光下的視覺性能。l工作時(shí)加三個(gè)電壓，光電陰極通道板輸入端l通道板兩端，通道板輸出端熒光屏4.1.3 熒光屏熒光屏將電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換成光能。高能量電子打在熒光屏上，熒光屏發(fā)光。 v像管對熒光屏的主要要求是：v熒光屏應(yīng)該具有高的轉(zhuǎn)換效率；v能