【正文】 增強器 +負(fù)電子親和勢光電陰極 = 第三代像增強器 ? 同時起到光譜變換和微光增強的作用 ? 優(yōu)點：在可見光和近紅外區(qū)都有較高的靈敏度和量子效率 攝像管 一、攝像管 攝制圖像、存貯和處理，即將按空間光強分布的 光學(xué)圖像 轉(zhuǎn)變成適于處理和傳遞的時間序列的一維 電信號 (視頻信號 )。 ? 像管和攝像管的區(qū)別： 二、攝像管的分類 （按光電變換的形式）： 真空成像器件 ? （光電發(fā)射型） ——微光攝像 包括 二次電子攝像管 硅靶攝像管 特點：增益和靈敏度高 ? （光電導(dǎo)型） ——視像管 按光電導(dǎo)靶結(jié)構(gòu)分為 光電導(dǎo)（注入）型：硫化銻管 PN結(jié)（阻擋）型：氧化鉛管、硅靶管、 異質(zhì)結(jié)管 特點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便 光電發(fā)射型 光電導(dǎo)型 三、攝像管的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 從原理角度對攝像管的一般要求 : 1. 圖像傳送方式 ? 任何一幅圖像可以分割成許多小 像點 (像素 或像元 )。像素越小，單位面積上的像素數(shù)目越多，圖像就越清晰。把像點的平均亮度作為像素的圖像信息，然后經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換元件變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)過傳送出來。 ? 一幅圖像約分成四十多萬個像素，顯然不可能用四十多萬條信道同時傳送。實際上是把圖像上各個像素的信息按一定順序轉(zhuǎn)變成電信號，并依次傳送出去。這樣就可以把圖像隨空間、時間的變化轉(zhuǎn)換成電信號隨時間的變化。 ? 在電視中利用 電子束掃描過程 ，將圖像亮度的空間分布轉(zhuǎn)換為 按時間順序傳送 的電信號。行掃描 ——水平掃描，場掃描 ——垂直掃描。 ? 電視的圖像發(fā)送與接收系統(tǒng)中，圖像的采集（攝像機）與圖像顯示器必需遵守同樣的分割規(guī)則才能獲得理想的圖像傳輸。這個規(guī)則被稱為 電視制式 。 ? 在我國電視制式 (PAL制式 )中，一幅圖像分成 625行，每秒傳送 25幅圖像，即幀頻為25Hz，一幀分成兩場，采用隔行掃描的方式，第一場傳送奇數(shù)行，第二場傳送偶數(shù)行，場頻 50Hz。 ? NTSC制式 60Hz. 2. 從原理角度對攝像管的基本要求 : ① 要能將圖像按空間位置順序劃分成像素，并作光電轉(zhuǎn)換； ② 像素元素要多，尺寸要小（ ? m）； ③ 信息的轉(zhuǎn)換和傳輸速度要快； ④ 要有高靈敏度和寬的動態(tài)范圍； ⑤ 可靠、方便。 ? 攝像管的 基本功能： ? 光電變換 ? 光電信息存儲 (以電荷的形式存儲而呈現(xiàn)電位差） ? 信號閱讀部分 ——掃描輸出 ? 技術(shù)難點： ? 像元探測器的制作（數(shù)量多、尺寸小） ? 連線 ? 掃描（快速順序接通） ? 具體分為以下 四個過程： （電位）圖像； ； ； ，輸出與輸入信息成比例的一維電信號。 ? 光電導(dǎo)型攝像管 （ 視象管） ? １．視象管的結(jié)構(gòu)： 光電導(dǎo)靶 和 電子束掃描 區(qū) 構(gòu)成 真空成像器件 ２．各部分的作用： （１） 光電導(dǎo)靶： ? 利用光電導(dǎo)效應(yīng)將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化成電位圖像 。 ? 完成 光電變換 和光電信息的 積累和儲存 。 光電 導(dǎo)體 信號板 V10 V0物鏡 電位圖像 厚度 20?m （２） 信號閱讀部分： ? 從靶面取出信號的任務(wù)是由閱讀部分來完成的。閱讀部分包括 電子束發(fā)射系統(tǒng) （電子槍）和 電子束聚焦掃描系統(tǒng) 。 ? 電子束的產(chǎn)生 ：熱陰極 ? 電子束的聚焦 ：電聚焦和磁聚焦 ? 電子束的偏轉(zhuǎn) ：電子束能夠掃描到靶上任何一處，充分閱讀每一個像素信息。 ? 電子束垂直上靶 ：當(dāng)電子束上靶與靶面上積累的正電荷中和后才能使其轉(zhuǎn)變成視頻信號輸出， 那么電子束能否上靶，不僅與電子的速度大小有關(guān)，而且與其速度的方向有關(guān)。由 靶 網(wǎng)和調(diào)制電極附近的校正線圈來完成。 ? 每個像素的光電流由 P流向 N,流過負(fù)載 RL,產(chǎn)生負(fù)極性圖像電壓信號輸出（ 視頻信號 ），同時掃描電子束使 P層掃描面的電位降至陰極電位。 ? 原理： 當(dāng)光學(xué)圖像投射到光電導(dǎo)靶上時 ,因各像素照度不同 ,則導(dǎo)致電導(dǎo)率的差異 ,從而在靶上產(chǎn)生電勢的起伏 (電位圖像 )。隨著光的連續(xù)入射，靶上的電勢也隨之積累，然后通過電子槍產(chǎn)生熱電子，并使它聚焦成很細(xì)的電子射線，按著一定的軌跡掃描靶面（相當(dāng)于開關(guān)換接作用），產(chǎn)生視頻信號輸出。 ? 利用掃描電子束，解決了多像元的連線和順序接 通問題。掃描電子束的焦斑即是像元的大 15~25 ? m。 ? 幾點說明： 1. 電荷存儲： 把一幀時間間隔內(nèi)的光信息變?yōu)殡姾尚畔⒋鎯ζ饋怼?是攝像器件成為實用器件的重要理論依據(jù)，提高了靈敏度。 若用電子束直接掃描光電陰極，靈敏度低，因為光電陰極無光積分能力。 2. 慢電子掃描： 指掃描電子束中的電子上靶時速度很慢，而不是指掃描速度很慢。 因為當(dāng)上靶的速度很大時，會使掃描面產(chǎn)生二次電子發(fā)射，會造成掃描面帶正電，致使二次電子返回靶面，落在相鄰的像素上，使電勢起伏降低，輸出信號減弱，顯示有陰影。 ? 1氧化鉛靶攝象管 ３ .幾種常見的視象管： ? 具有 PIN光電二極管結(jié)構(gòu)。工作時 N層與靶壓正極相連，光電二極管處于反向偏置，靶壓幾乎全加在耗盡層（ I）上，在耗盡層內(nèi)形成很強的電場。當(dāng)耗盡層內(nèi)出現(xiàn)光生載流子時，在強電場作用下它們幾乎全部參與導(dǎo)電，所以提高了光電轉(zhuǎn)換效率。另一方面，由于處于反偏，使其暗電流明顯下降。 ? 優(yōu)點：靈敏度高，暗電流小，光電特性近似線性，惰性小。 ? 缺點：材料和工藝異常復(fù)雜。 ? 2硅靶管 ? 當(dāng)電子束掃描時 PN結(jié)反偏置，有光照時光生電子通過信號板入地，光生空穴積累到 P型島。如果光照是均勻的，靶的掃描面電位只是均勻地升高。如果光照不均勻，是一幅光學(xué)圖象，則掃描面上各 P型島的電勢分布，將正比于入射光學(xué)圖象的亮度分布。 掃描電子束具有地的電位 ? 是大量微小光電二極管的列陣。用極薄的 N型硅片的一面經(jīng)拋光、氧化而形成一層絕緣良好的 SiO2膜，用光刻技術(shù)在膜上刻出一個個圓孔，通過窗孔將硼擴(kuò)散入硅基片，于是就形成一個個 P型島。每一個 P型島與 N型基片構(gòu)成一個 PN結(jié)光電二極管，而每個光電二極管被 SiO2膜隔開，形成一個單獨的像素。這樣 N型硅片的一面為 N+層，而另一面則為 P型島陣列，構(gòu)成硅靶。 ? 優(yōu)點：不易損壞、壽命長、靈敏度高，對近紅外 敏感、惰性小。 ? 缺點：靶面有斑點疵?。ú牧系娜毕?、工藝 等）、分辨率不高，暗電流大。 ? 3異質(zhì)結(jié)靶攝像管 玻璃 SnO2 CdSe CdSeO As2S3 CdSe靶 玻璃 SnO2 Se+As+Te Sb2S3 SeAsTe靶 Se+As 分辨率高，暗電流小，量子效率高 光譜響應(yīng)寬，動態(tài)范圍大，信號電流大，暗電流 小，分辨率高，惰 性小 靈敏度比硅靶高，暈光現(xiàn)象小，工藝簡單，成本便宜 ZnxCd1xTe 玻璃 SnO2 ZnSe ZnCdTe靶 N P ? 光電發(fā)射型攝像管： ? １ ．二次電子導(dǎo)電攝象管（ SEC） ? SEC管是 60年代初出現(xiàn)的一種高靈敏度攝象管，適于微光攝象。 真空成像器件 ? 結(jié)構(gòu)：光電陰極、移像區(qū)、存儲靶、 電子束掃描 ? 光電陰極：與真空光電管和 PMT所用材料相同，決定了管子的光譜響應(yīng)特性。 ? 移像區(qū) （ 加速電場） ：把圖像的光電轉(zhuǎn)換和信號存儲分開，目的在于增強光電子能量，從而在靶上產(chǎn)生更多的電荷，以獲得增益，提高靈敏度。 ? 二次電子傳導(dǎo)靶 ：光照下發(fā)射電子 ? 采用低密度的次級電子發(fā)射性能良好的材料組成。低密度（ 12%）纖維結(jié)構(gòu)中 9899%的空間是真空，次級電子逸出的較大。 疏松的 KCl，低密度層， 10~20?m 成像面 掃描面 掃描區(qū) 移像區(qū) 靶 Al2O3膜，支撐層，厚約 700埃 Al膜，電信號板， 200~700埃，加正電壓 ? 低密層的工作原理： 低能電子束掃描低密度層，使表面為陰極電位，這樣在低密度層中建立了電場。入射的光電子以 6~10K的能量轟擊靶面，在透過支撐層和信號板時將損失 2Kev能量，其余的能量用以激發(fā)KCl中的電子。 掃描區(qū) 移像區(qū) 靶 信號板 ++++