第六章 光电成像器件

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1、第六章光电成像器件光电成象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真空成像器件固体成像器件光电成像器件像管和摄像管的区别：第一节像管的工作原理与结构一、工作原理（三大功能）：变换光谱：将红外、紫外的辐射图像变成可见图像增强亮度：使图像亮度接近人眼的视觉响应峰值光学成像：将电子图像在荧光屏上变成光学图像二、结构：光电变换部分，即光电阴极，光电子发射图象电子光学部分，即电子透镜，它可以使光电阴极发射出来的光电子

2、图象进行加速三是电光变换部分，即荧光屏，它可以使电子图象变成可见光图像三、几种像管结构：1、非聚焦型像管（近贴型）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。2、静电聚焦型像管几个圆筒形的电极可形成对光电子聚焦和加速的电场，使电子滤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、

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第二节变像管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红外变像管的应用2、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

4、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。3、光纤面板变像管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第三节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：光电阴极聚焦极阳极荧光屏光纤面板光纤面板二、第二代微光像增强器——微通道板像增强

5、器1、微通道板的原理和特性：通道电子倍增器：微通道板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像增强器又称为平面型或薄片型像增强器。它是把MCP平行放置在光电阴极和荧光屏之间，三者相互靠得很近，故称双近贴式。光电阴极荧光屏(2)倒像式MCP像增强器（静电聚焦式MCP像增器）结构：在单级第一代像增强器中，加上一块微通道板MCP，MCP与光电阴极之间是静电透镜，与荧光屏之间是近贴均匀场。这种结构的优

6、缺点是：分辨率高，像质好；但噪声较大。静电聚焦式MCP像增器3、微通道板像增强器的优缺点：⑴体积小，重量轻，整管长度和重量约为一代级联管的二分之一；(2)亮度便于调节；(3)减少了荧光屏的光反馈；(4)整管电压较低其突出的缺点是：⑴噪声大，主要是的附加噪声；⑵图像不够均匀；⑶工艺难度大，主要是的制作以及后续工序对MCP有影响。第四节像管的主要特性与参数直视式光电成像器件是为扩展人限视力范围而发展起来的，它既能探测到微弱的或人眼不可见的目标辐射信号，又能将目标满意地成像，使人眼能看到再现的目标图像。因

7、此像管既是一个辐射探测器，放大器，又是成像器。作为辐射探测器，它应具有高的量子效率和信号放大能力，以提供足够的亮度.这一性能通常用灵敏度和亮度增益来描述.作为图像成像器，它必须具有小的图像几何失真，适当的几何放大率，尽量小的亮度(能量)扩散能力，以提供足够的视角和对比。这些性能通常用畸变、放大率、分辨力及调制传递函数来描述。1光谱响应特性光谱响应特性是指像管的响应能力随入射波长的变化关系。像管的光谱响应特性实际上是其光阴极的光谱响应待性。它决定了像管应用的光谱范围。像管的光谱响应特性通常用光谱响应率

8、、量子效率、光谱特性曲线和积分响应率(简称响应率)来描述。光谱响应率是像管对单色入射辐射的响应能力，以Rj表示。响应率是像管对全色入射辐射的响应能力，以R表示。由于在实际应用中，像管接收的往往不是单色辐射，而是某一光源的全色辐射，所以响应率更具有实际意义。2增益特性合适的亮度是观察图像的必要条件。像管输出的图像亮度既与入射图像的照度有关，又取决于像管本身对辐射能量的变换与增强的能力。“增益”就是用来描述像管这种能力的参数。1.增益定义像管的增益有：亮度增益、辐射亮度增