四讲微光像增强器

4.1.1 光电阴极
光电阴极光谱响应曲线
4.1.2 电子光学系统
❖ 像管中电子光学系统的任务有两个：加速光电子；使 光电子成像在像面上。
❖ 它具有与光学透镜相似的性质，能运用几何光学中类 似的方法进行物象处理。因此把能使电子流聚焦成像 的电子光学系统称为电子透镜。
❖ 电子透镜分为静电透镜和磁透镜两类。 ❖ 静电透镜按是否聚焦可分为:聚焦型和非聚焦型。静
a 第一代微光夜视
1962年美国制成第一代微光夜视仪， 以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级 联耦合的像增强器为核心器件。
一代像增强器 结构示意图
b. 第二代微光夜视
1970年研制成第二代微光夜视仪，以利用 微通道板的像增强器为核心器件
二代、超二代和三代像增强器 结构示意图
微光夜视技术特点和作用
典型应用系统结构
世界各国的发展概况
美国国防部
需求牵引，微光夜视发展规划、计划 （例Omnibus三代微光计划）
美陆军实验室
斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大学
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
ITT公司/EO
Litton 公司EO
Intervac 公司
微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备
电电子光学系统，靠静电场来使光电子加速，聚焦成 像。
❖ 磁透镜即电磁复合系统，靠静电场的加速和磁场来完 成聚焦成像。
1．非聚焦型电子光学系统
C
A
即近贴型
α
0
z
E
l
C—阴极 ,A—阳极；
电子落点高度的计算
C
A
α
❖ 设从物点O发出的任意电子，其初发射
0
z
角为 ， 0 , r , z 分别表示电子初能
❖ 光电成像器件极大地扩大了人的视野，扩展了人眼 的视力范围，丰富了人们的生活。光电成像器件在 光电技术中占有非常重要的地位。
4.1 像管的基本原理和结构
像管结构示意图
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
-- 微光核心器件工作原理
光阴极 光电转换
微道板 电子倍增
荧光屏 电光转换
微光夜视技术特点和作用
微光核心器件工作原理
（m)n
倍增次数 二次电子 倍增系数
工作时加三个电压，光电阴极~通道板输入端 通道板两端，通道板输出端~荧光屏
c. 第三代微光夜视
1979年美国ITT公司研制出第三代微光夜 视仪，是在二代薄片管的基础上，将多碱光 电阴极置换为GaAs负电子亲和势光电阴极。
微光像增强器系列
E 第四代微光夜视
1998年美国Litton公司和ITT公司研制出无 离子阻挡膜或薄离子阻挡膜微通道板，具有 自动门控电源的新一代像增强器，以它为核 心部件的夜间观瞄器材称为第四代微光夜视 仪。
微光夜视技术特点及作用
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
俄罗斯
俄科学院新西北利亚半导 体物理研究所（超三代、
四代基础研究
俄罗斯科工委 电子局
俄罗斯微光 产研联合体
莫斯科电子器件研究所（ 超二代、三代微光器件工
程化研究）
新西北利亚艾 克兰公司一代 、二代生产
新西北利亚凯 道特公司 得堡电子器 件公司倍增管 、微光管生产
第四章 微光像增强器
微光像增强器应用举例
➢ 1 微光夜视技术和像增强器的发展 ➢ 2 多碱阴极和GaAs光电阴极的制备 ➢ 3 微通道板与离子阻挡膜 ➢ 4 荧光屏 ➢ 5 像增强器的性能参数及测试原理 ➢ 6 目前研究的内容
1 微光夜视技术和像增强器的发展
➢ 夜视技术是研究在夜间低照度条件下，用 开拓观察者视力的方法以实现夜间隐蔽观 察的一种技术。它采用光电子成像的方法 来缓和或克服人眼在低照度下以及有限光 谱响应下的限制，以开拓人眼的视觉。
微光像增强器系列
d. 超二代微光夜视
1989年，Jacques Dupuy等人研制成了超二 代像增强器]。超二代管是在二代管的基础上， 通过提高光阴极的灵敏度（灵敏度由300400μA/lm提高到600μA/lm以上），减小微通 道板噪声因数，提高输出信噪比（改进微通 道板的性能）和改善整管的MTF，使鉴别率 和输出信噪比提高到接近三代管的水平。
➢夜视技术始于二十世纪三十年代。1934年 第一个红外变像管在德国问世，开创了夜 视技术的新纪元 。
➢微光像增强器是一种光电器件，是微光夜 视技术的核心器件，它是微光夜视器材的 性能和价格的决定性因素。
自然 景物
微弱的 光学图像
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
❖ 像管本身应能起到光谱变换、增强亮度和成像作用。 ❖ 1. 光谱变换之一: 光电阴极完成 光------电子图象; ❖ 2. 电子成像:电子光学系统类似于光学透镜，能使电子成像
，将光电阴极发出的电子图像呈现在荧光屏上; ❖ 3. 增强亮度: 由于电子光学系统上加有高电压，能使电子加
速，电子能获得能量，以高速轰击荧光屏，使之发射出比入 射光强得多的光能量。 ❖ 光谱变换之二:荧光屏 完成 电子----光. ❖ 这样像管就完成了光谱变换、成像和增强亮度的功能。
目镜
像增强器
像增强器和夜视系统的结构和工作原理
2 微光夜视技术和像增强器的发展
微光夜视的发展始于1936年，它是 研究微弱图像信号的增强、转换、传输、 存储、处理的一项专门技术。它分为直视 系统和间视系统两种，直视系统称为微光 夜视仪，它是利用目标反射的星光、月光 和大气辉光通过像增强器增强达到人眼能 进行观察的一种夜视仪器。
欧洲
❖ 法国：PHOTONICS(超二代） ❖ 荷兰：DELFT ❖ 以色列
中国
兵器 205所
军事需求
北方 夜视公司
微光夜视重点实验室
南京 理工大
北京 理工大
长春 理工大
其他 单位
❖ 如: 像管能在暗环境中，把人眼不能观察到的物体 转换成可见光图像，
❖ 如: 摄像管能把各种图像信号转化成电信号，记录 、贮存传输给很远的距离观察，能随时供人们观赏 。