光电成像系统

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1、光电成像系统教学目的1、掌握 CCD 的结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学 系统；2、了解微光像增强器件和纤维光学成像原理。 教学重点与难点重点：CCD的结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学系 统的组成。难点：CCD的结构和工作原理、调制传递函数的分析。成像转换过程有四个方面的问题需要研究：能量方面物体、光学系统和接收器的光度学、辐射度学性质， 解决能否探测到目标的问题成像特性能分辨的光信号在空间和时间方面的细致程度，对 多光谱成像还包括它的光谱分辨率噪声方面决定接收到的信号不稳定的程度或可靠性 信息传递速率方面（成像特性、噪声信息传递问题，决定能被传递的信息量大小）光光电摄像器

2、件（信号变换器）号-*号显示器T人眼噪噪声声信信信光电成像器件是光电成像系统的核心。1 固体摄像器件固体摄像器件的功能：把入射到传感器光敏面上按空间分布的光 强信息（可见光、红外辐射等），转换为按时序串行输出的电信号 视频信号，而视频信号能再现入射的光辐射图像。固体摄像器件主要有三大类：电荷耦合器件（Charge Coupled Device，即 CCD互补金属氧化物半导体图像传感器（即 CMOS）电荷注入器件(Charge Injenction Device,即 CID) 一、电荷耦合摄像器件电荷耦合器件（CCD）特点）以电荷作为信号CCD 的基本功能电荷存储和电荷转移CCD 工作过程信号电

3、荷的产生、存储、传输和检测的过程1. 电荷耦合器件的基本原理（ 1）电荷存储%金扈信号电荷沟阻D空阱氧化层y $。& 总 少数我腕子构成CCD的基本单元是M0S（金属-氧化物-半导体）电容器电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态（ 2）电荷转移以三相表面沟道 CCD 为例表面沟道器件，即SCCD（Surface Channel CCD） 转移沟 道在界面的CCD器件体内沟道(或埋沟道 CCD)即 BCCD (Bulk or Buried Channel CCD) 用离子注入方法 改变转移沟道的结构，从而使势能极小值脱离界面而进入衬底内部， 形成体内的转移沟道，避免了表面态的影响，使得该种器件

4、的转移效 率高达99.999%以上，工作频率可高达100MHz,且能做成大规模器 件( 3 )电荷检测浮置扩散输出fi复位电平浮置电平CCD 输出信号的特点是：信号电压是在浮置电平基础上的负电压； 每个电荷包的输出占有一定的时间长度T。；在输出信号中叠加有复 位期间的高电平脉冲。对CCD的输出信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以去除 浮置电平、复位高脉冲及抑制噪声。2. 电荷耦合摄像器件的工作原理CCD的电荷存储、转移的概念+半导体的光电性质CCD摄像器 件按结构可分为线阵CCD和面阵CCD按光谱可分为可见光CCD、红外CCD、X光CCD和紫外CCD 可见光CCD又可分为黑白CCD、彩色C

5、CD和微光CCD 1)线阵 CCD线阵 CCD 可分为双沟道传输与单沟道传输两种结构典输出何T输出光敏源转移 购中复位脉冲 输出信号(2)面阵CCD常见的面阵 CCD 摄像器件有两种：行间转移结构与帧转移结构。二、电荷耦合摄像器件的特性参数1. 转移效率电荷包从一个栅转移到下一个栅时，有耳部分的电荷转移过去， 余下部分没有被转移，称转移损失率。耳二 1 -8一个电荷量为Qo的电荷包，经过n次转移后的输出电荷量应为：Q = Q n n总效率为：Q /Q =nn2. 不均匀度光敏元的不均匀与CCD的不均匀。本节讨论光敏元的不均匀性，认为CCD是近似均匀的，即每次转 移的效率是一样的。光敏元响应的不

6、均匀是由于工艺过程及材料不均匀引起的，越是大规模的器件，均匀性问题越是突出，这往往是成品率下降的重要原 因。定义光敏元响应的均方根偏差对平均响应的比值为 CCD 的不均 匀度b:b =丄:丄丈（V -V ）V Non=1V =丄芳V o N onn=1式中V为第on应等效电压；N为线列CCD的总位数。2on oonn个光敏元原始响应的等效电压，Vo为平均原始响由于转移损失的存在，CCD的输出信号V与它所对应的光敏元的n原始响应V并不相等。根据总损失公式，在测得V后，可求出V :ooV = on耳 式中P是CCD的相数3. 暗电流CCD成像器件在既无光注入又无电注入情况下的输出信号称暗信 号，即

7、暗电流。暗电流的根本起因在于耗尽区产生复合中心的热激发。由于工艺过程不完善及材料不均匀等因素的影响，CCD中暗电流 密度的分布是不均匀的。声4.5.暗电流的危害有两个方面：限制器件的低频限、引起固定图像噪灵敏度（响应度） 它是指在一定光谱范围内，单位曝光量的输出信号电压（电流）。光谱响应CCD 的光谱响应是指等能量相对光谱响应，最大响应值归一化为 100%所对应的波长，称峰值波长gax,通常将10% （或更低）的响应 max 点所对应的波长称截止波长。有长波端的截止波长与短波端的截止波 长，两截止波长之间所包括的波长范围称光谱响应范围。6. 噪声CCD 的噪声可归纳为三类：散粒噪声、转移噪声和

8、热噪声。7. 分辨率分辨率是摄像器件最重要的参数之一，它是指摄像器件对物像中 明暗细节的分辨能力。测试时用专门的测试卡。目前国际上一般用M TF （调制传递函数）来表示分辨率。8. 动态范围与线性度光敏元满阱信号动态范围=等效噪声信号线性度是指在动态范围内，输出信号与曝光量的关系是否成直线 关系。三、CMOS摄像器件采用 CMOS 技术可以将光电摄像器件阵列、驱动和控制电路、信 号处理电路、模数转换器、全数字接口电路等完全集成在一起，可 以实现单芯片成像系统。1. CMOS 像素结构无源像素型（PPS、有源像素型（APS）（ 1）无源像素结构无源像素单元具有结构简单、像素填充率高及量子效率比较

9、高的 优点。但是，由于传输线电容较大，CMOS无源像素传感器的读出噪 声较高，而且随着像素数目增加，读出速率加快，读出噪声变得更大。（ 2）有源像素结构光电二极管型有源像素（PP-APS） 大多数中低性能的应用光栅型有源像素结构（PG-APS）成像质量较高VDDCOL BUSCMOS 有源像素传感器的功耗比较小。但与无源像素结构相比， 有源像素结构的填充系数小，其设计填充系数典型值为20%-30%。在 CMOS 上制作微透镜阵列，可以等效提高填充系数。2. CMOS 摄像器件的总体结构 工作过程：首先，外界光照射像素阵列，产生信号电荷，行选通 逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元，行像素内的

10、信号电荷通 过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理器(ASP)及A/D 变换器，转换成相应的数字图像信号输出。行选通单元可以对像素阵 列逐行扫描，也可以隔行扫描。隔行扫描可以提高图像的场频，但会 降低图像的清晰度。行选通逻辑单元和列选通逻辑单元配合，可以实 现图像的窗口提取功能，读出感兴趣窗口内像元的图像信息。匚RowSelectLogicTiming and Control.j Pixel 咼rrayDigital Column Select OutputAnalog Signal Processors二Column-Parallel Analog-to-Drgital Conver

11、ters3. CMOS与CCD器件的比较CCD 摄像器件有光照灵敏度高、噪声低、像素面积小等优点。 但CCD光敏单元阵列难与驱动电路及信号处理电路单片集成，不易处 理一些模拟和数字功能；CCD阵列驱动脉冲复杂，需要使用相对高的 工作电压，不能与深亚微米超大规模集成(VLSI)技术兼容，制造 成本比较高。CMOS 摄像器件集成能力强、体积小、工作电压单一、功耗 低、动态范围宽、抗辐射和制造成本低等优点。目前 CMOS 单元像素的面 积已与CCD相当，CMOS已可以达到较高的分辨率。如果能进一步提 高 CMOS器件的信噪比和灵敏度，那么 CMOS 器件有可能在中低档摄像机、数 码相机等产品中取代C

12、CD器件。2 光电成像原理一、光电成像系统的基本结构何串联扫描并联扫描口口口口口口 口口口口口口口口口1. 光机扫描方式串并联混合扫描2. 电子束扫描方式3. 固体自扫描方式上述的分类方法不是绝对的，有的光电成像系统是不同扫描方式 的结合。从目前情况看，光机扫描及固体自扫描方式的光电成像系统占主 导地位。二、光电成像系统的基本技术参数1. 光学系统的通光口径D和焦距f/2. 瞬时视场角a、03. 观察视场角 W 、 WHV4. 帧时T和帧速Ff5. 扫描效率nT耳=fvT6. 滞留时间爲d 对光机扫描系统而言，物空间一点扫过单元探测器所经历的时间 称为滞留时间舄，探测器在观察视场中对应的分辨单

13、元数为：WWn 二一h_vaP由匕的定义，有:apqdn光电成像累统的综合性能参数是在以上各基本技术参数的基础 上作进一步的综合分析得出的。3 红外成像光学系统红外成像光学系统应满足以下几方面的基本要求： 物像共轭位置、成像放大率、一定的成像范围，以及在像平面上有一定的光能量 和反映物体细节的能力（即分辨率）。一、理想光学系统模型牛顿公式：丄-1二丄卩-1/高斯公式：1 / 1 /，1二、光学系统中的光阑1. 孔径光阑2. 视场光阑3. 渐晕光阑4. 消杂光光阑三、红外成像光学系统的主要参数1. 焦距f决定光学系统的轴向尺寸，f越大，所成的像越大，光学系统 一般也越大。2. 相对孔径D/f相对

14、孔径定义为光学系统的入瞳直径D与焦距f 之比，相对孔 径的倒数叫F数，F数 = D。 相对孔径决定红外成像光学系统的衍射分辨率及像面上的辐照 度。衍射分辨率:3.83 f /九兀 D二 1.22像面中心处的辐照度计算公式为：E/ 二 KL-sin2 U/ -n23. 视场四、光学系统的像差 光学系统近轴区具有理想光学系统的性质，光学系统近轴区的成 像被认为是理想像。实际光学系统所成的像和近轴区所成的像的差异即为像差。 光学系统对单色光成像时产生单色像差，分为五类：球面像差(球 差)、彗形像差(彗差)、像散差(像散)、像面弯曲(场曲)和畸变 对多色光成像时，光学系统除对各单色光成分有单色像差外，

15、还 产生两种色差：轴向色差和垂轴色差(亦称倍率色差)。五、红外光学系统的特点由于红外辐射的特有性能，使得红外光学系统具有以下一些特 点：八、(1) 红外辐射源的辐射波段位于lp m以上的不可见光区,普通 光学玻璃对2.5p m以上的光波不透明，而在所有有可能透过红外波 段的材料中,只有几种材料有必需的机械性能,并能得到一定的尺寸, 如锗、硅等，这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用， 使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。(2) 为了探测远距离的微弱目标，红外光学系统的孔径一般比 较大。( 3)在红外光学系统中广泛使用各类扫描器，如平面反射镜、 多面反射镜、折射棱镜及光楔等。

16、(4) 8 至 14p m 波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。(5) 在各种气象条件下或在抖动和振动条件下，具有稳定的光 学性能。鉴于上述特点，设计红外光学系统时，应遵循下列原则：(1) 光学系统应对所工作的波段有良好的透过性能。(2) 光学系统在尺寸、像质和加工工艺许可的范围内，应具有 尽可能大的相对孔径，以保证系统有高的灵敏度。(3) 光学系统应对背景噪声有较强的抑制能力，提高输入信噪 比。(4) 光学系统的形式和组成应有利于充分发挥探测器的效能， 如合理利用光敏元面积，保证高的光斑均匀性等。( 5)光学系统及组成元件力求简单。( 6 )合理选择扫描方式及扫描器的类型。六、典型的红

17、外光学系统红外光学系统主要由红外物镜系统和扫描系统组成。1. 红外物镜系统（1）透射式红外光学系统 优点：无挡光，加工球面透镜较容易，通过光学设计易消除各种 像差。缺点：光能损失较大，装配调整比较困难。（2）反射式红外光学系统 由于红外辐射的波长较长，能透过它的材料很少，因而大都采用 反射式红外光学系统。按反射镜截面的形状不同，反射系统有球面形、 抛物面形、双曲面形或椭球面形等几种。牛顿光学系统：卡塞格伦系统：格利高利系统:（3）折反射组合式光学系统 施密特系统：马克苏托夫系统：2. 扫描系统 平行光束扫描 会聚光束扫描4 红外成像系统的综合特性红外成像系统性能的综合量度指标空间分辨率、温度分

18、辨率空间分辨率调制传递函数（MTF） 温度分辨率噪声等效温差（NETD） 最小可分辨温差（ MRTD） 最小可探测温差（ MDTD） 一、调制传递函数（MTF）1. 基本概念红外成像系统可以看作是一个低通线性滤波器，给红外成像系统 输入一个正弦信号（即给出一个光强正弦分布的目标），输出仍然是 同一频率的正弦信号（即目标成的像仍然是同一空间频率的正弦分 布），只不过像的对比有所降低，位相发生移动。对比降低的程度和 位相移动的大小是空间频率的函数，被称为红外成像系统的对比传递 函数（MTF）和位相传递函数（PTF，这个函数的具体形式则完全由 红外成像系统的成像性能所决定，因此传递函数客观地反映了成

19、像系 统的成像质量，红外成像系统存在一个截止频率，对这个频率，正弦 目标的像的对比降低到 0。目标经系统成像后一般都是能量减少，对比降低和信息衰减。 通常所谓的分辩率，是将物体结构分解为线或点，这只是分解物 体方法的一种。另一种方法是将物体结构分解为各种频率的谱，即认 为物体是由各种不同的空间频率组合而成的。这样红外成像系统的特 性就表现为它对各种物体结构频率的反应：透过特性、对比变化和位 相推移。空间频率定义为周期量在单位空间上变化的周期数:设有亮暗相间的等宽度条纹图案，两相邻条形中心之间距离Tx称 为空间周期（mm），t的倒数称为空间频率（单位是线对/毫米，即 lp/mm）。在红外成像系统

20、中通常用单位弧度中的周期数来表示 （c/mrad），若观察点0与图案之间的距离为R（m），贝啊=/r伸位 mrad）称为角周期，其倒数即为（角）空间频率fx : fx =1/0广R/Txxxxx线性周期bMob物体的调制度(对比度)定义：iJioxMMTF (f )二一 光学系统对某一频率的调制传递函数MTF为：x Mofx2. 红外成像过程中各个环节的调制传递函数MTF*红外成像系统模型如前所述，根据线性滤波理论，对于由一系列 具有一定频率特性(空间的或时间的)的分系统所组成的红外成像系 统，只要逐个求出分系统的传递函数，其乘积就是整个系统的传递函 数。(1) 光学系统的调制传递函数MTF。

21、( 2)探测器的 MTF( 3)电子线路的 MTFe( 4) 显示器的 MTF( 5)大气扰动的 MTF(6) 人眼调制传递函数MTF人眼能发现的能量起伏为 0.05，即最大能量为 1，最低能量是 0.95 时也能发现，所以人眼能接收感知的极限调制度为0.026，目视 仪器各个环节的传递函数值可以以此作为考虑的出发点。（7）系统的传递函数 MTF红外成像系统总的传递函数为各分系统传递函数的乘积：MTF = MTF - MTF - MTF - MTF - MTF - MTF二、噪声等效温差（Netd）m om eye1. NETD 的定义 用红外成像系统观察标准试验图案，当红外成像系统输出端产生

22、 的峰值信号与均方根噪声电压之比为1 时的目标与背景之间的温差， 称为噪声等效温差（NETD）。NETD是表征红外成像系统受客观信噪比 限制的温度分辨率的一种量度。NETD 测试图案2. NETD 的表达式及物理意义 假设目标与背景都是朗伯辐射体，先求出红外成像系统分辨单元 接收到的辐射功率，再求出由于目标与背景温差引起的接收功率的差 异，继而求得信号电压的变化量及信噪比，由定义可得到NETD的表 达式。对单元探测器光机扫描方式，其NETD表达式为：兀 32f m.W w F NETD 二2 /aPA 卩2 t （九）D* （九）”b）d九 人T式中/是光学系统的焦距，WH、WV是观察视场角，

23、F是帧速，耳 是扫描效率，a、p是瞬时视场角，A是入瞳面积，t （九）是光学系统的光谱透过率，D*）是探测器的归一化探测度（比探测率），M九（T）是目 标的光谱辐射出射度，人一九2是系统工作波段。NETD、F及aP是表征一个红外成像系统性能的三个主要特征参数，分别反映了系统的温度分辨率、信息传递速率及空间分辨率：FNETD 厌 aP这三个特征参数在性能要求上是相互矛盾的，即存在制约关系。 NETD 的局限性：(1) NETD 反映的是客观信噪比限制的温度分辨率，没有考虑视 觉特性的影响。(2) 单纯追求低的NETD值并不意味着一定有很好的系统性能。 例如，增大工作波段的宽度，显然会使 NETD

24、 减小。但在实际应用场 合，可能会由于所接收的日光反射成分的增加，使系统测出的温度与 真实温度的差异增大。表明 NETD 公式未能保证与系统实际性能的一 致性。(3) NETD 反映的是系统对低频景物(均匀大目标)的温度分辨 率，不能表征系统用于观测较高空间频率景物时的温度分辨性能。NETD 具有概念明确、测量容易的优点，在系统设计阶段，采用 NETD 作为对系统诸参数进行选择的权衡标准是有用的。 三、最小可分辨温差( MRTD)MRTD 是景物空间频率的函数，是表征系统受视在信噪比限制的 温度分辨率的量度。MRTD 的测试图案：由成像系统对某一组四条带图案成像，调节目标相对背景的温 差，从零

25、逐渐增大，直到在显示屏上刚能分辨出条带图案为止。此时 的温差就是在该组目标空间频率下的最小可分辨温差。分别对不同空 间频率的条带图案重复上述测量过程，可得到MRTD曲线。MRTD 曲线：fxMRTD 综合描述了在噪声中成像时，红外成像系统对目标的空间 及温度分辨能力。MRTD存在的问题主要是：它是一种带有主观成分 的量度，测试结果会因人而异。此外，未考虑人眼的调制传递函数对 信号的影响也是其不足之处。四、最小可探测温差（MDTD）最小可探测温差MDTD是将NETD与MRTD的概念在某些方面作了 取舍后而得出的。具体地说，MDTD仍是采用MRTD的观测方式，由在 显示屏上刚能分辨出目标时所需的目

26、标对背景的温差来定义。但MDTD 采用的标准图案是位于均匀背景中的单个方形目标，其尺寸 W 可调 整，这是对 NETD 与 MRTD 标准图案特点的一种综合。MDTD 用来估算点源目标的可探测性是有价值的。5 微光像增强器件明朗夏天采光良好的室内照度大致在100至500lx之间 太阳直射时的地面照度可以达到10万lx 满月在天顶时的地面照度大约是0.2lx 夜间无月时的地面照度只有10-4lx数量级微光光电成像系统的工作条件就是环境照度低于10-ilx 微光光电成像系统的核心部分是微光像增强器件 一、微光像增强器1. 基本原理 光电阴极将光学图像转换为电子图像，电子光学成像系统（电极 系统）将

27、电子图像传递到荧光屏，在传递过程中增强电子能量并完成 电子图像几何尺寸的缩放，荧光屏完成电光转换，即将电子图像转换 为可见光图像，图像的亮度已被增强到足以引起人眼视觉，在夜间或 低照度下可以直接进行观察。2. 微光像增强器的性能参数（ 1 ）光电阴极灵敏度表征光电阴极发射（或转换）特性的参量是光电灵敏度，即像管 光电阴极产生的光电流与入射辐射通量之比。对微光器件，光灵敏度 是指用色温2856K 士 50K的标准钨丝白炽灯（CIE规定的标准“A” 光源）照射光电阴极时，其上产生的光电流与入射光通量之比。（ 2）有效直径有效光电阴极直径是在像管输入端上与光电轴同心、能完全成像 于荧光屏上的最大圆直

28、径。有效荧光屏直径是在像管输出端上与光电 轴同心，并与有效光电阴极直径成物像关系的圆直径。一般将其表示 为有效阴极直径有效屏直径，如1818（单位 mm）。（ 3 ）增益用色温为 2856K50K 的钨丝白炽灯照射像管的光电阴极，荧光屏输出的光通量与输入到光电阴极的光通量之比即为光通量增益。（ 4 ）暗背景光亮度和等效背景光照度光电阴极无光照时，处于工作状态的像管荧光屏上的输出光亮度 称为暗背景光亮度。等效背景光照度是指产生和暗背景相等的输出光 亮度在光电阴极上所需的输入光照度。（5）放大率、畸变像管的放大率是指荧光屏上输出像的几何大小与光电阴极上输 入像的几何大小之比。像管的畸变是距离光电轴

29、中心不同位置处各点放大率不同的表 征：D =卩r _ 卩c x 100%r 卩c式中Dr是与光电阴极中心距离为r处的畸变，pr是与光电阴极中 心距离为r处的放大率，化是光电阴极中心处的放大率。匕为正值时 产生枕形畸变, 为负值时产生桶形畸变。（ 6）分辨率和调制传递函数分辨率是指像管分辨相邻两个物点或像点的能力。如果把矩形波 空间频率图样投射到光电阴极上，分辨率可用在荧光屏上能分辨的最 高空间频率表示。调制传递函数MTF是荧光屏上输出的正弦波图样的 调制度与光电阴极上输入的正弦波图样的调制度之比。（ 7）光生背景在有光输入时，处于工作状态的像管荧光屏上存在的随入射光强 弱而变化的那部分附加光亮

30、度，称为光生背景。当光电阴极的中心用 一个不透明的圆片遮掩，并均匀照明光电阴极，荧光屏中心会出现一 个暗斑，暗斑处的输出光亮度与取掉不透明圆片、用同一光源均匀照 明光电阴极时荧光屏中心处的输出光亮度之比，即表示光生背景的大 小。（8）信噪比 信噪比是评定像管成像质量的综合指标。像管在规定的工作条件 下输出的信号与噪声之比即为信噪比。像管的噪声源主要是：由暗背 景引起的固定背景噪声；由于光子、光电子的量子特性引起的涨落量 子噪声；由于微通道板等增益机构引起的增益噪声；由于荧光屏颗粒 结构引起的颗粒噪声。（9）自动光亮度控制（ABC）特性和最大输出光亮度（MOB） 像管的自动光亮度控制是带电源的像

31、管组件的特性。当输入光照 度大于某一规定值时，输出光亮度与输入光照度之间呈非线性关系， 输出光亮度曲线的最大值称为最大输出光亮度。3. 三代像增强器 一代管以三级级联增强技术为特征，增益高达几万倍，但体积大， 重量重；二代管以微通道板（MCP）增强技术为特征，体积小，重量轻， 但夜视距离无明显突破；三代管则采用了负电子亲和势（NEA） GaAs光电阴极，使夜视距 离提高 1.5-2倍以上。（ 1）第一代像增强器 第一代像增强器是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。由于经过三级增强，因而第一代管具有很高的增益。光纤面板光纤面板阴极光纤面板r屏光纤面板増强图像场景图像；_S-2

32、5光阴极阴极外筒-阳板锥电极個瓷筒荧光屏一代管的典型性能为：光灵敏度为300叱-lm-1，辐射灵敏度（0.85 Rm ）为 20 mA- W-1，亮度增益为2x104至3xl04cd -m-.矗-1，分辨率为 35 lp - mm-1。一代管具有增益高、成像清晰的优点，但重量大，防强光能 力差。（2）第二代像增强器利用 MCP 的像管称为第二代像增强器（二代管）。锐聚焦类似单级一代管，但在管子的荧光屏前放置一 MCP，称为二代倒像管；近贴聚焦一一在光阴极和荧光屏之间双近贴放置MCP,荧光屏配 制在纤维光学面板或光纤扭像器上，称为二代近贴管。光阴极光纤面板3窃P输cp输岀阳极锥电极畸变校正环阴极

33、罩陶瓷筒MCP荧光屏输入光纤面板光纤面板- 1000VCCTMCP800V 光阴极mi匕荧光屏A陶瓷-金屁体+ 6kV光纤扭像器/ 乙一zjz / / /r/二代管采用了不同于一代管的增益机构一一MCP, MCP由上百万 个紧密排列的空芯通道管组成。通道芯径间距约12 m ，长径比为 40 60。通道的内壁具有较高的二次电子发射特性,入射到通道的初始 电子在电场作用下使激发出来的电子依次倍增,从而在输出端获得很 高的增益。MCP的两个端面镀镍，构成输入和输出电极。常用二代近贴管有 1818，2525，性能典型值为亮度增益约5 X103 cd - m -2 - lx-1 (18/18)、1.7

34、xl04 cd - m_2 . lx25/25),分辨率约 30 Ip - mm_i。 二代倒像管有 1818， 2525， 2030，性能上较近贴管好些，但 重量较大。GaAs基底iO 钝化膜23iO钝化膜2N 抗反射层34lGaAs窗层 raAs激活层 iaAs反应中止层 ；aAs过渡层(3) 第三代像增强器 第三代像增强器是在二代近贴管的基础上，将三碱光电阴极置换 为 GaAs NEA 光阴极。 NEA 光电阴极的制作过程极为复杂。但光灵敏 度性能较一、二代多碱光阴极提高2-3 倍。光谱响应向红外延伸，与 夜天光辐射光谱更匹配，视距增大1.5-2倍。_玻璃面板、-fSiO /Si N 层,23 4窗层 激活层 中止层三代管的商品水平为：光灵敏度为 1000叱-lm-1，辐射灵敏度 (0.85 帥)为 100亮度增益为 1 x 104 cd - m-2 - lx-1， 分辨率为 36lp - mm-1。三代管具有高灵敏度、高分辨力、宽光谱响应、高传递特 性和长寿命等优点。二、微光摄像 CCD 器件1. 带像增强器的 CCD 器件灵敏度最高的ICCD摄像系统可工作在10-61X靶面照度下。像增强器光锥普通CCD2. 薄型、背向照明CCD器件可在10-41x (靶面照度)下工作。前向照明背向照明保护层电极层 绝缘层信号电荷3. 电子轰击型CCD器件外界照明匕光电阴极背向照明CCD