【正文】 ? 光電成像器件是指能夠 輸出圖象信息 的一類(lèi)器件，其功能大致可歸為以下兩類(lèi)： ? 使 不可見(jiàn) 光圖象（紅外、紫外）變?yōu)?可見(jiàn)光圖象 ? 使 光學(xué)圖象 變?yōu)?電視信號(hào) ? 光學(xué)圖像的實(shí)質(zhì) :一特定光強(qiáng)度的空間分布。 第四章 光電成像器件 變像管 像管 (把不可見(jiàn)光圖像變成可 (無(wú)掃描 ) 見(jiàn)光圖像的真空光電管 ) 圖像增強(qiáng)器 真空 (把極低亮度光學(xué)圖像變?yōu)? 光電器件 足夠亮度圖像的真空光電管 ) 光電成 光電導(dǎo)式攝像管 (視像管 ,無(wú)移區(qū) ) 像器件 攝像管 二次電子導(dǎo)電 (電子束 光電發(fā)射式 攝像管 (SEC) 掃描 ) 攝像管 (有移像區(qū) ) 硅增強(qiáng)靶攝像管 (SIT) 固體成像器件 (CCD、 CMOS) 像管的工作原理與結(jié)構(gòu) 一、像管的種類(lèi) 變像管 (把不可見(jiàn)光（紅外、紫外、 X射 像管 線）圖像變成可見(jiàn)光圖像的真 (無(wú)掃描 ) 空光電管 ) 圖像增強(qiáng)器（微光管） (把極微弱的光學(xué)圖像變?yōu)槿搜? 可直接觀察圖像的真空光電管 ) 直接顯示型 ——圖像的顯示 與前幾章的光電器件的 區(qū)別 在于對(duì)光強(qiáng)的探測(cè)是二維的。 真空成像器件 二、像管結(jié)構(gòu)和工作原理： ? 光電變換部分 ? 電子光學(xué)部分 ? 電光變換部分 ? 光電變換部分 ，即光電陰極，利用外光電效應(yīng)。光敏面采用光電發(fā)射型材料。發(fā)射的電子流分布正比于入射的輻射通量分布，使不可見(jiàn)的或亮度很低的輻射圖像，轉(zhuǎn)換成光電子發(fā)射圖像。常用光電陰極有： 1. 銀氧銫光電陰極 2. 單堿和多堿光電陰極 3. 紫外光電陰極 4. 負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極：靈敏度高、響應(yīng)波長(zhǎng)范圍寬 ? 電子光學(xué)部分 ，即電子透鏡，它可以使光電陰極發(fā)射出來(lái)的光電子圖象在保持相對(duì)分布不變的情況下，進(jìn)行加速并聚焦成像在熒光屏上。 ? 困難： 使各物點(diǎn)所發(fā)射的電子完全落在對(duì)應(yīng)的各像點(diǎn)上。 非聚焦型（近貼式像管） ? 靜電系統(tǒng) 靜電聚焦型 聚焦型 電磁 聚焦型 ? 非聚焦型像管（近貼型） ? 由光電陰極和熒光屏構(gòu)成，兩者平行且距離很近 ? 光電子在電場(chǎng)的作用下以 拋物線 軌跡向熒光屏投射。由于均勻電場(chǎng)只有加速投射作用，沒(méi)有聚焦成像作用，所以從光電陰極一點(diǎn)發(fā)出的不同初速的電子，不能在熒光屏上形成點(diǎn)像，而是一個(gè)彌散圓斑，分辨率較低。 ? 靜電聚焦型像管 ? 幾個(gè)圓筒形的電極可形成對(duì)光電子聚焦和加速的電場(chǎng)，使電子在熒光屏上呈倒立的象。當(dāng)各電極電壓之比保持不變時(shí)，電子軌跡也基本不變，因此，各電極電壓多用電阻鏈分壓的辦法供給。 靜電聚焦型象管結(jié)構(gòu)示意圖 ? 電磁聚焦型像管 ? 特點(diǎn)：若光電子有偏離于管軸的速度分量，磁場(chǎng)會(huì)使它呈螺旋狀前進(jìn)。電子每旋一圈所需的時(shí)間與初速度無(wú)關(guān)，不管起初是沿什么方向發(fā)射，最終都可以被會(huì)聚于一點(diǎn)。 電磁聚焦型象管結(jié)構(gòu)示意圖 分辨率高，但體積和重量大，使用不方便。 ? 電光變換部分 ，即熒光屏，它可以使電子圖象變成可見(jiàn)光圖像 ?高能電子轟擊熒光屏，發(fā)出可見(jiàn)光。 ?熒光屏是利用摻雜的晶態(tài)磷光體受激 發(fā)光。不同用途的像管，熒光體的種類(lèi)不同，熒光顏色也不同，為避免光反饋和增加熒光面的光輸出，蒸鍍鋁膜。 變像管 ? 紅外變像管 ? 紅外輻射圖像被光學(xué)物鏡成像后位于光電陰極的前方，該輻射圖像相當(dāng)于對(duì)光電陰極有一輻射通量，光電陰極將其變成與其亮度成正比的電子圖像，經(jīng)靜電聚焦后轟擊熒光屏，在轉(zhuǎn)成光學(xué)圖像。 陽(yáng)極 光電陰極 聚焦極 熒光屏 真空成像器件 紅外變像管的應(yīng)用 ? 光纖面板變像管 ? 成像器件講究像質(zhì) 。 ? 光陰極面積一般較大 ， 是一種寬電子束聚焦的電子光學(xué)系統(tǒng) ， 所以 象散 和 場(chǎng)曲 比較嚴(yán)重 ， 特別在光陰極是平面的情況 ， 通常要求光電陰極是球面 。 ? 光陰極是球面 ， 而一般輸入的光學(xué)圖像是平面 。 ? 利用光學(xué)纖維面板可以使像散和場(chǎng)曲減到最小。 A P D F Q C E B 象散 象散 清晰 場(chǎng)曲 熒光屏 光電陰極 ? 光纖面板由直徑為幾微米的細(xì)玻璃絲緊密排列后熔壓成塊，然后切割、磨制、拋光，一端磨成平面，另一端磨成曲面。 ? 圖像入射到光纖面板平面端 ,由于光纖能將一端輸入的光基本無(wú)損失地傳到另一端 ,所以每根光纖傳輸圖像的一個(gè)像元到光陰極曲面的相應(yīng)點(diǎn) ,激發(fā)出光電子束 ,經(jīng)聚焦和加速后 ,轟擊曲面熒光屏 ,發(fā)出的可見(jiàn)光圖像再經(jīng)每一根光纖傳輸?shù)焦饫w面板的平面端。光纖越細(xì)，光纖面板的圖像分辨率越高。 ? 將光電陰極及熒光屏連同光纖面板一起制成球面型 ， 使聚焦面與熒光屏重合 ， 從而改善了像質(zhì) 。 熒光屏上的像借助于平凹形的光纖平板展開(kāi)成平面像 。 光電陰極 聚焦極 陽(yáng)極 熒光屏 光纖面板 光纖面板 像增強(qiáng)器 ? 像增強(qiáng)器利用了像管功能中增強(qiáng)亮度、光學(xué)成像兩個(gè)功能。 ? 像增強(qiáng)器與變像管的 異同點(diǎn) ? 一、第一代微光像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意如下圖： 注意：級(jí)間耦合和光譜匹配 光電陰極 聚焦極 陽(yáng)極 熒光屏 光纖面板 光纖面板 真空成像器件 ? 二 、 第二代微光像增強(qiáng)器 ——微通道板像增強(qiáng)器 ? 微通道板的原理和特性： ? 通道電子倍增器：微通道板 MCP (Micro Channel Plate)是利用電子在通道內(nèi)的二次倍增來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)亮度的。 U? 微通道板像增強(qiáng)器 ? （ 1） 近貼式 MCP像增強(qiáng)器 ? 近貼式 MCP像增強(qiáng)器又稱(chēng)為平面型或薄片型像增強(qiáng)器 。 它是把 MCP平行放置在光電陰極和熒光屏之間 ， 三者相互靠得很近 ， 故稱(chēng)雙近貼式 。 ? 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)是： 體積小 ， 重量輕 ； 但分辨率和像質(zhì)差 。 光電陰極 MCP 熒光屏 ? (2)倒像式 MCP像增強(qiáng)器（靜電聚焦式 MCP像增器 ） ? 結(jié)構(gòu)： 在單級(jí)第一代像增強(qiáng)器中，加上一塊微通道板MCP， MCP與光電陰極之間是靜電透鏡， 與熒光屏之間是近貼均勻場(chǎng)。 ? 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)是： 分辨率高，像質(zhì)好； 但噪聲較大。 靜電聚焦式 MCP像增器 三、 第三代像增強(qiáng)器 ——負(fù)電子親和勢(shì)像增強(qiáng)器 ? 第二代像