光电检测技术教学课件作者胡涛第5章节课件

《光电检测技术教学课件作者胡涛第5章节课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章光电成像器件第五章光电成像器件直视型直接观察，就像人眼直接面对景物一样。功能是具有图像的转换、增强以及显示等.工作方式是将入射辐射图像通过外光电效应转化为电子图像，再由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强，并由电场的二次发射作用进行电子倍增，经增强的电子图像激发荧光屏产生可见光图像。非直视型用于电视摄像和热成像系统功能是将可见光或者辐射图像转换成视频信号，视频信号经过传输和处理后再由显像装置输出图像。工作方式是接收光学图像或热图像，利用光敏面的光电效应或热导效应转变为电荷图像，而后通过电子束扫描

2、或电耦合等转移方式产生视频信号。5.1像管像管是直视型电真空成像器件的统称，它是用于直视成像系统的光电成像器件。像管和摄像管的主要区别：像管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的使用与使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它来直接面对景物。变像管能够把不可见光图像变为可见光图像的真空光电管图像增强管能够把亮度很低的光学图像变为有足够亮度图像的真空光电管5.1像管像管实现图像的电磁波谱转换和亮度增强图5-1像管的结构和成像原理示意图光电变换部分（光电阴极）使不可见光图像或亮度很低的光学图像，转换

3、成光电子发射图像电子光学部分（电子透镜）有电聚焦和磁聚焦两种形式紫外分光光度计使发射到它上面的电子图像变成可见的光学图像5.1像管当能量为hv的辐射量子入射到光电发射体内，与体内电子产生非弹性碰撞而交换能量。当辐射量子的能量大于电子产生跃迁需要的能量时，电子被激发到受激态。图5-1像管的结构和成像原理示意图光电阴极进行图像转换的物理过程5.1像管由光阴极的光电发射产生的电子图像，在刚离开光阴极面时是低速运动的电子流，其初速度由爱因斯坦方程。这一低能量的电子图像在静电场或者电磁复合场的作用下得到加速并聚焦

4、到荧光屏上。在到达像面时是高速运动的电子流，能量很大。通常采用荧光屏把电子图像转换成可见的光学图像。图5.1像管的结构和成像原理示意图图像增强5.1像管荧光屏像管的荧光屏可以将电子图像转化为可见的光学图像，以加速和聚焦了的电子轰击荧光面时，荧光面可产生明亮的光学图像。一般1个入射的光电子，可使荧光屏产生多个光子。光电面的响应时间极短，通常可忽略不计，而荧光面的响应时间约为数毫秒至数秒，所以，整管的响应时间主要决定于荧光面。荧光屏是由发光材料的微晶颗粒沉积而成的薄层。在荧光屏上对着光敏面的内侧蒸镀一层铝膜

5、，引走积累的负电荷，从而增加荧光面的光输出，同时可以防止光反馈到光阴极。5.1像管像管的种类像管的结构和成像原理示意图按照像管的工作波段变像管：工作于非可见光波段的像管；像增强器：工作于微弱可见光波段的像管。按像管的结构贴近式像管、倒像式像管、静电聚焦式像管和电磁复合聚焦式像管等。5.1像管静电聚焦型变像管静电聚焦型像管的基本结构示意图各电极电压多用电阻链分压的办法供给。同时也减小了整个装置的质量和体积，光电阴极多做成曲面状，以补偿电聚焦所引起的像差，但曲率大时，焦距又要变小，使边缘部分的分辨力降低。近

6、年来多采用光纤面板，使其外侧为平面，内侧为球面，以解决光学透镜和电透镜的像差问题。5.1像管红外变像管：用来接收红外图像的像管称为。红外变像管的光电阴极多为S—1型Ag－O—Cs阴极，它可以使波长小于1.15μm的红外光转变为光电子。紫外变像管：用来接收紫外图像的像管则称为。紫外变像管的窗口材料为石英玻璃，光电发射材料为S—11型号的Sb—Cs阴极。它可以使波长大于200nm的紫外光转变成光电子。静电聚焦型像管的基本结构示意图图像增强管光通量增益光亮度增益光电子增益亮度增益估计：对于S-20的光电阴极，

7、量子效率约为10％，入射于荧光面的电子能量，由于技术原因最大只能加大到20keV，平均1个高能电子可产生500～1000个光子，因此整管的亮度增益为50～100。常见的工具有级联式图像增强管和微通道板式图像增强管。级联式图像增强管为增强图像亮度，采取的方法之一是使几个独立的像管串联起来。必须注意荧光屏和后级光电阴极的光谱匹配，即荧光屏发射的光子光谱峰值与光电阴极的峰值波长相一致。最后一级的荧光屏的发射光谱特性应与人眼的明视光谱光视效率相一致。三级级联像管示意图微通道板式图像增强管微通道板式图像增强器的结

8、构原理图微通道板式图像增强管的核心部分是微通道板。微通道板式图像增强器的结构原理图如所示，它是由若干个极细的空心管道组成，管径约十几微米。整管可作得很短，体积很小、十分方便于与其他光电器件配合使用。5.2摄像管摄像管分类摄像管：按空间光强分布的光学图像记录并转换成视频信号的成像装置按光电变换形式分两类1、光电发射型摄像管（摄像管）利用外光电效应进行光电转换的摄像管。这一类摄像管有二次电子导电摄像管和硅靶摄像管等。光电发射型摄像管属于微光摄像