《光电成像》PPT课件

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1、光电成像器件是指能够输出图象信息的一类器件，其功能大致可归为以下两类：1、使不可见光图象（红外、紫外）变为可见光图象2、使光学图象变为电视信号光学图像的实质:一特定光强度的空间分布。第四章光电成像器件变像管像管(把不可见光图像变成可(无扫描)见光图像的真空光电管)图像增强器真空(把极低亮度光学图像变为光电器件足够亮度图像的真空光电管)光电成光电导式摄像管(视像管,无移区)像器件摄像管二次电子导电(电子束光电发射式摄像管(SEC)扫描)摄像管(有移像区)硅增强靶摄像管(SIT)固体成像器件(CCD、CMOS)4.1像管的工作原理与结构一、像管的

2、种类变像管(把不可见光（红外、紫外、X射像管线）图像变成可见光图像的真(无扫描)空光电管)图像增强器（微光管）(把极微弱的光学图像变为人眼可直接观察图像的真空光电管)直接显示型——图像的显示与前几章的光电器件的区别在于对光强的探测是二维的。真空成像器件二、像管结构和工作原理：光电变换部分电子光学部分电光变换部分光电变换部分，即光电阴极，利用外光电效应。光敏面采用光电发射型材料。发射的电子流分布正比于入射的辐射通量分布，使不可见的或亮度很低的辐射图像，转换成光电子发射图像。常用光电阴极有：银氧铯光电阴极单碱和多碱光电阴极紫外光电阴极负电子亲和势

3、光电阴极：灵敏度高、响应波长范围宽电子光学部分，即电子透镜，它可以使光电阴极发射出来的光电子图象在保持相对分布不变的情况下，进行加速并聚焦成像在荧光屏上。困难：使各物点所发射的电子完全落在对应的各像点上。非聚焦型（近贴式像管）静电系统静电聚焦型聚焦型电磁聚焦型1、非聚焦型像管（近贴型）由光电阴极和荧光屏构成，两者平行且距离很近光电子在电场的作用下以抛物线轨迹向荧光屏投射。由于均匀电场只有加速投射作用，没有聚焦成像作用，所以从光电阴极一点发出的不同初速的电子，不能在荧光屏上形成点像，而是一个弥散圆斑，分辨率较低。2、静电聚焦型像管几个圆筒形的电

4、极可形成对光电子聚焦和加速的电场，使电子在荧光屏上呈倒立的象。当各电极电压之比保持不变时，电子轨迹也基本不变，因此，各电极电压多用电阻链分压的办法供给。静电聚焦型象管结构示意图3、电磁聚焦型像管特点：若光电子有偏离于管轴的速度分量，磁场会使它呈螺旋状前进。电子每旋一圈所需的时间与初速度无关，不管起初是沿什么方向发射，最终都可以被会聚于一点。电磁聚焦型象管结构示意图分辨率高，但体积和重量大，使用不方便。电光变换部分，即荧光屏，它可以使电子图象变成可见光图像高能电子轰击荧光屏，发出可见光。荧光屏是利用掺杂的晶态磷光体受激发光。不同用途的像管，荧光

5、体的种类不同，荧光颜色也不同，为避免光反馈和增加荧光面的光输出，蒸镀铝膜。4.1.1变像管1、红外变像管红外辐射图像被光学物镜成像后位于光电阴极的前方，该辐射图像相当于对光电阴极有一辐射通量，光电阴极将其变成与其亮度成正比的电子图像，经静电聚焦后轰击荧光屏，在转成光学图像。阳极光电阴极聚焦极荧光屏真空成像器件红外变像管的应用2、光纤面板变像管成像器件讲究像质。光阴极面积一般较大，是一种宽电子束聚焦的电子光学系统，所以象散和场曲比较严重，特别在光阴极是平面的情况，通常要求光电阴极是球面。光阴极是球面，而一般输入的光学图像是平面。利用光学纤维面板

6、可以使像散和场曲减到最小。APDFQCEB象散象散清晰场曲荧光屏光电阴极光纤面板由直径为几微米的细玻璃丝紧密排列后熔压成块，然后切割、磨制、抛光，一端磨成平面，另一端磨成曲面。图像入射到光纤面板平面端,由于光纤能将一端输入的光基本无损失地传到另一端,所以每根光纤传输图像的一个像元到光阴极曲面的相应点,激发出光电子束,经聚焦和加速后,轰击曲面荧光屏,发出的可见光图像再经每一根光纤传输到光纤面板的平面端。光纤越细，光纤面板的图像分辨率越高。将光电阴极及荧光屏连同光纤面板一起制成球面型，使聚焦面与荧光屏重合，从而改善了像质。荧光屏上的像借助于平凹形

7、的光纤平板展开成平面像。光电阴极聚焦极阳极荧光屏光纤面板光纤面板3、紫外变像管紫外变像管的窗口材料为石英玻璃，光电发射材料为Sb-Cs阴极。它可以使波长大于200nm的紫外光变成光电子。紫外变象管与光学显微镜结合起来，可用于医学和生物学等方面的研究。4.1.2像增强器像增强器利用了像管功能中增强亮度、光学成像两个功能。像增强器与变像管的异同点一、第一代微光像增强器结构示意如下图：注意：级间耦合和光谱匹配光电阴极聚焦极阳极荧光屏光纤面板光纤面板真空成像器件二、第二代微光像增强器——微通道板像增强器1、微通道板的原理和特性：通道电子倍增器：微通道

8、板MCP(MicroChannelPlate)是利用电子在通道内的二次倍增来实现增强亮度的。2、微通道板像增强器（1）近贴式MCP像增强器近贴式MCP像增强器又称为