【正文】 ? 光電成像器件是指能夠 輸出圖象信息 的一類器件，其功能大致可歸為以下兩類： ? 使 不可見 光圖象（紅外、紫外）變?yōu)?可見光圖象 ? 使 光學圖象 變?yōu)?電視信號 ? 光學圖像的實質(zhì) :一特定光強度的空間分布。 第四章 光電成像器件 變像管 像管 (把不可見光圖像變成可 (無掃描 ) 見光圖像的真空光電管 ) 圖像增強器 真空 (把極低亮度光學圖像變?yōu)? 光電器件 足夠亮度圖像的真空光電管 ) 光電成 光電導式攝像管 (視像管 ,無移區(qū) ) 像器件 攝像管 二次電子導電 (電子束 光電發(fā)射式 攝像管 (SEC) 掃描 ) 攝像管 (有移像區(qū) ) 硅增強靶攝像管 (SIT) 固體成像器件 (CCD、 CMOS) 像管的工作原理與結構 一、像管的種類 變像管 (把不可見光（紅外、紫外、 X射 像管 線）圖像變成可見光圖像的真 (無掃描 ) 空光電管 ) 圖像增強器（微光管） (把極微弱的光學圖像變?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 在于對光強的探測是二維的。 真空成像器件 二、像管結構和工作原理： ? 光電變換部分 ? 電子光學部分 ? 電光變換部分 ? 光電變換部分 ，即光電陰極，利用外光電效應。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. 負電子親和勢光電陰極：靈敏度高、響應波長范圍寬 ? 電子光學部分 ，即電子透鏡，它可以使光電陰極發(fā)射出來的光電子圖象在保持相對分布不變的情況下，進行加速并聚焦成像在熒光屏上。 ? 困難： 使各物點所發(fā)射的電子完全落在對應的各像點上。 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成，兩者平行且距離很近 ? 光電子在電場的作用下以 拋物線 軌跡向熒光屏投射。由于均勻電場只有加速投射作用，沒有聚焦成像作用，所以從光電陰極一點發(fā)出的不同初速的電子，不能在熒光屏上形成點像，而是一個彌散圓斑，分辨率較低。 ? 靜電聚焦型像管 ? 幾個圓筒形的電極可形成對光電子聚焦和加速的電場，使電子在熒光屏上呈倒立的象。當各電極電壓之比保持不變時，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。 靜電聚焦型象管結構示意圖 ? 電磁聚焦型像管 ? 特點：若光電子有偏離于管軸的速度分量，磁場會使它呈螺旋狀前進。電子每旋一圈所需的時間與初速度無關，不管起初是沿什么方向發(fā)射，最終都可以被會聚于一點。 電磁聚焦型象管結構示意圖 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光圖像 ?高能電子轟擊熒光屏，發(fā)出可見光。 ?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物鏡成像后位于光電陰極的前方，該輻射圖像相當于對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)成光學圖像。 陽極 光電陰極 聚焦極 熒光屏 真空成像器件 紅外變像管的應用 ? 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系統(tǒng) ， 所以 象散 和 場曲 比較嚴重 ， 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 ， 而一般輸入的光學圖像是平面 。 ? 利用光學纖維面板可以使像散和場曲減到最小。 A P D F Q C E B 象散 象散 清晰 場曲 熒光屏 光電陰極 ? 光纖面板由直徑為幾微米的細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損失地傳到另一端 ,所以每根光纖傳輸圖像的一個像元到光陰極曲面的相應點 ,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，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成平面像 。 光電陰極 聚焦極 陽極 熒光屏 光纖面板 光纖面板 像增強器 ? 像增強器利用了像管功能中增強亮度、光學成像兩個功能。 ? 像增強器與變像管的 異同點 ? 一、第一代微光像增強器結構示意如下圖： 注意：級間耦合和光譜匹配 光電陰極 聚焦極 陽極 熒光屏 光纖面板 光纖面板 真空成像器件 ? 二 、 第二代微光像增強器 ——微通道板像增強器 ? 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)的二次倍增來實現(xiàn)增強亮度的。 U? 微通道板像增強器 ? （ 1） 近貼式 MCP像增強器 ? 近貼式 MCP像增強器又稱為平面型或薄片型像增強器 。 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 ， 故稱雙近貼式 。 ? 這種結構的優(yōu)缺點是： 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像增強器（靜電聚焦式 MCP像增器 ） ? 結構： 在單級第一代像增強器中，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。 ? 這種結構的優(yōu)缺點是： 分辨率高，像質(zhì)好； 但噪聲較大。 靜電聚焦式 MCP像增器 三、 第三代像增強器 ——負電子親和勢像增強器 ? 第二代像