【正文】 增強管。 第 8章 特殊成像電視 圖像亮度增強的原因是光電子通過加速電場時吸收了能量 ， 而且輸入屏較大面積上產(chǎn)生的光電子被聚集到了較小面積的輸出屏上 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8― 9 (a)輸入屏； (b)像增強管 。 圖 8― 9（ b） 是Ｘ線像增強管示意圖 。鉛層能防止像增強管內(nèi)的Ｘ線透出來傷害工作人員 。 Ｘ線圖像經(jīng)它轉(zhuǎn)換成為可見光圖像 ， 并將圖像亮度增強 。 Ｘ線電視系統(tǒng)的研制成功解決了以上問題 ， 它迅速替代了Ｘ線機 。 曝光時間 ， 即產(chǎn)生Ｘ線的時間 ， 以秒 (s)為單位 。 高壓電壓是Ｘ線管兩極間的高壓電壓值 ， 以千伏(kV)為單位 。 焦點面積的大小直接影響Ｘ線影像清晰度 ， 焦點面積越小 ， 影像越清晰 。 用 6～ 12V的電壓給陰極燈絲加熱 ， 在陰極產(chǎn)生大量的自由電子 。 Ｘ線電視是使有關工作人員遠離Ｘ射線而又不妨礙工作的惟一手段 ， 因而在醫(yī)療 、 工業(yè) 、 公共安全和科研等方面得到了廣泛應用 。 第 8章 特殊成像電視 Ｘ線可使膠片感光 ， 感光膠片沖洗成底片后可長期保存 。 mm 第 8章 特殊成像電視 X線電視 X線 Ｘ線即 X射線 ， 不是可見光 ， 是波長極短 (1pm～10nm)的電磁波 。 紅外焦平面陣列 ， 特別是 SB―IRCCD 焦平面陣列可以低成本得到高分辨力器件 ， 器件的高均勻性又可以實現(xiàn)大面積凝視陣列 。 兩個 D／ A轉(zhuǎn)換器分別將真實視頻信號和背景信號還原成模擬信號 ， 送入一個模擬減法器中進行差分放大 ， 差分放大器輸出的是修正了的視頻信號 。由于采用 SB―IRCCD 作為攝像器件 ， 電路部分除了視頻處理電路外 ， 還必須包括 CCD驅(qū)動電路 。 第 8章 特殊成像電視 在 CCD信號讀出時 ， 從光敏單元到垂直電荷轉(zhuǎn)移單元 ， 所有光敏單元信號讀出的轉(zhuǎn)移柵是同時打開的 。 第 8章 特殊成像電視 SB―IRCCD 可利用成熟的硅集成電路工藝技術 ，實現(xiàn)高分辨率和獲得高的成品率 。 背照射結構要求鑲嵌的探測器有薄的光敏層 ， 在光敏層上吸收輻射 ， 所產(chǎn)生的光生載流子從背面擴散到前面被 PN結檢出 。 前照射結構探測器在前面受到照射 ， 電信號就在同一面上取出 。 混成式紅外焦平面陣列的最大特點是選擇探測器有很大的靈活性 ， 絕大多數(shù)采用光電二極管作為敏感元 。 n 第 8章 特殊成像電視 凝視型焦平面陣列紅外攝像機是用紅外探測器面陣充滿物鏡焦平面的方法來實現(xiàn)全視場范圍內(nèi)目標成像的 ， 取消了光機掃描 ， 采用元數(shù)足夠多的探測器面陣 ， 探測器單元與系統(tǒng)觀察范圍內(nèi)的目標元一一對應 。 在發(fā)電廠對電氣設備進行監(jiān)測 ， 可及時發(fā)現(xiàn)過熱故障和隱患 。國產(chǎn) HJ1型紅外鍺鏡頭工作波段為 3～ 14μm，采用多層離子濺射鍍膜，膜層牢固度好，透過率 ≥95%。 第 8章 特殊成像電視 4) 熱釋電電視攝像機的鏡頭 熱釋電電視攝像機使用在中 、 遠紅外波段 ， 普通可見光鏡頭已不適用 ， 需要專門設計紅外電視鏡頭 。 在測試卡與背景 (黑體 )之間有一適當?shù)臏夭顣r ， 可分辨的空間頻率的最大值 ， 稱為最大空間分辨率 。 測試時 ， 可將目標和背景的溫度差 ΔT調(diào)整為 2℃ ， 逐步減小攝像機鏡頭的光圈 ， 至剛能分辨出目標圖像時 ， 讀出此時的光圈數(shù) F， 按下式算出最小可探測溫差： 2TM DT DF??(8―2) 第 8章 特殊成像電視 最小可分辨溫差和最小可探測溫差 ， 是說明攝像機對客觀實物溫差的靈敏性 。 第 8章 特殊成像電視 可在空間分辨率為 100線或 200線時測量最小可分辨溫差 ， 將攝像機對準 100線或 200線的條形測試卡 ，鏡頭的光圈調(diào)至 1位置 ， 增加測試卡與背景之間的溫差 ，在監(jiān)視器屏幕上剛能分辨出測試卡圖像時 ， 測試卡和背景間的溫度差就是最小可分辨溫差 。 斬波調(diào)制模式攝像機靈敏度較低 ，但產(chǎn)生的圖像位置穩(wěn)定 ， 視場不變 ， 因有調(diào)制盤 ， 整機結構復雜 ， 熱釋電攝像管輸出的等幅度正負交變信號 ， 需有專門的電路來處理 。 平移調(diào)制模式攝像機靈敏度高 ， 整機結構簡單 ， 但目標呈移動狀態(tài) ， 影響觀察 。 因此對靜物成像時 ， 要對輸入信號加以調(diào)制；若不加調(diào)制 ，只能對運動的或輻射強度有變化的目標成像 ， 由此可以區(qū)分靜止目標和運動目標 。 熱釋電攝像管的工作原理是：目標輻射的紅外線，經(jīng)鏡頭投射到攝像管的熱釋電靶面上，引起靶單元溫度的改變，靶上各點不同的溫度使晶體的自發(fā)極化各不相同，因而由熱釋電效應所釋放的表面電荷也不同，形成了空間和強度變化都和目標相同的電荷圖形，即在靶面上形成與目標熱像相對應的靶面電位像；當電子束在靶面上掃描時，就在信號電極電路內(nèi)產(chǎn)生信號電流，它經(jīng)信號電極電路的靶負載電阻形成視頻信號。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―3 熱釋電視像管的結構示意圖 靶環(huán)鍺面板TG S 靶燈絲KG1G2G3G4網(wǎng) 第 8章 特殊成像電視 熱釋電視像管的結構如圖 8― 3所示 。 熱釋電攝像管能寬譜成像 ， 但由于光學系統(tǒng)和靶面吸收層的限制 ， 在 8～ 14μm波段用得較多 ，具有中等靈敏度和分辨率 。 它能將目標的紅外線輻射能量分布轉(zhuǎn)換為視頻信號 。 它將紅外探測器輸出的反映景物空間溫度分布的微弱信號進行加工和變換 ， 形成與景物溫度分布相對應的視頻信號 ， 然后根據(jù)景物各單元對應的視頻信號標出景物各部分的溫度 ， 并顯示出景物的熱圖像 。 它把紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號 ， 是利用某些半導體材料在入射光的照射下 ， 產(chǎn)生光子效應的原理制成的 ， 所以也叫光子探測器 。 第 8章 特殊成像電視 在掃描器以電視光柵形式掃過景物時 ， 紅外探測器逐點接收景物的輻射并轉(zhuǎn)換成相應的電信號 。 紅外光學系統(tǒng)將目標發(fā)射的輻射能收集起來 ， 經(jīng)過光譜濾波之后 ， 將景物的輻射分布會聚并成像到紅外探測器所在的光學系統(tǒng)焦平面上 。 常用的紅外電視攝像機有光機掃描型熱攝像機 、 熱釋電型攝像機和凝視焦平面陣列紅外攝像機等三種 。 (3)利用半導體材料能透過紅外線的特點來觀察半導體器件內(nèi)部結構和缺陷 。 在使用普通可見光鏡頭觀看紅外波段圖像時 ， 需要重新校正焦距 ，由于色散得不到校正 ， 清晰度會下降；若使用通頻帶較窄的紅外帶通濾色片后 ， 圖像清晰度會有所提高 。 第 8章 特殊成像電視 鏡頭的作用是把目標的紅外輻射分布聚焦在光電傳感器上 。 第 8章 特殊成像電視 2)內(nèi)置式 內(nèi)置式主動紅外攝像機常常是在防塵罩內(nèi)攝像機四周安裝紅外發(fā)光二極管 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―1 黑白 CCD圖像傳感器光譜特性 0 400 780 1200可見光區(qū) 紅外區(qū)1相對靈敏度? / m m 第 8章 特殊成像電視 常見的主動紅外攝像機有分離式 、 內(nèi)置式和一體化式等三種形式 。 利用黑白 CCD圖像傳感器的這個特性 ， 在夜間無可見光照明的情況下 ，用輔助紅外光源照明 ， 傳感器能清晰地成像 。 鎢絲燈的光譜響應曲線的峰值在 ～ 的近紅外區(qū) 。 第 8章 特殊成像電視 常用的近紅外光源有紅外燈泡 、 紅外發(fā)光二極管 、濾光片式光源和紅外激光器 。被動式紅外電視不用紅外光源照明 ， 是利用被攝目標本身輻射的紅外線成像 ， 攝取的是物體的熱分布像 。 多晶氟化鎂是一種耐高溫的紅外光學材料 ， 用于3～ 5μm波長范圍而且可透過可見光 。 對于波長在 ～ 16μm的紅外輻射 ， 單晶鍺的折射率在 。 任何介質(zhì)不可能對所有波長的紅外線都透明 ， 紅外光學材料只是對某些波長范圍的紅外線具有較高的透過率 。 第 8章 特殊成像電視 (4)紅外線的 “ 大氣窗口 ” ：紅外線在大氣中傳輸時 ， 大氣對不同波長的紅外線吸收與衰減的程度有很大差別 。 第 8章 特殊成像電視 (2) 熱輻射的定律：當幾個物體溫度相同時 ， 各物體發(fā)射紅外線的能力正比于吸收紅外線的能力；當物體處于紅外輻射平衡狀態(tài)時 ， 它吸收的紅外能量總恒等于它所發(fā)射的紅外能量 。 第 8章 特殊成像電視 第 8章 特殊成像電視 紅外電視 X線電視 微光電視 第 8章 特殊成像電視 紅外電視 紅外線的基本概念 紅外線是一種人眼看不見的光線，在光譜中位于紅色光以外，其波長范圍大致為 ～ 1000μm。近紅外的波長為 ～ 3μm，中紅外為 3～ 6μm，遠紅外為 6～15μm，極遠紅外為 15～ 1000μm。 由這一定律可以看出 ， 物體的溫度愈高 ， 紅外輻射的能量愈多 。 第 8章 特殊成像電視 (5)紅外光學材料：可以透過紅外輻射的介質(zhì)稱為紅外光學材料 。 單晶鍺的最大透過率約為 44%，在單晶鍺的表面鍍上一層 “ 增透膜 ” 后 ， 可變得對一定波長的紅外線具有很高的透過率 ， 最高透過率可達99%。 多晶硫化鋅不但可以熱壓成紅外透鏡或窗口 ， 而且可用作鍍膜材料 ， 用來增加各種紅外光學材料透鏡或窗口的透過率 。 主動式紅外電視需紅外光源照明 ， 攝像機攝取目標反射回來的紅外光 。 主動式紅外電視系統(tǒng)與一般的可見光應用電視系統(tǒng)基本相同 ， 但其照明光源 、 光學鏡頭和攝像器件都是工作在近紅外波段的 。 濾光片式光源由鎢絲燈 、 反光罩和透紅外的濾光片組成 。 第 8章 特殊成像電視 黑白 CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍 ，通常其感光光譜可延長至 1200nm。 這種光敏管用離子注入工藝制成 ， 靈敏度高且比較均勻 ， 但這種 CCD傳感器在強光照射下容易出現(xiàn)光暈和拖影現(xiàn)象 。 安裝紅外照明光源時 ， 要注意投射的角度和距離 ， 最好是在無可見光的情況下看著攝取的圖像進行調(diào)整 ， 這樣才能取得最佳效果 。 一般是在室外型電動云臺兩側固定兩個遠距離室外紅外照明光源 ， 調(diào)整云臺時攝像機和紅外照明光源一起旋轉(zhuǎn)和俯仰 ， 保證被攝目標受到紅外照明 。 如采用經(jīng)過鍍膜處理的硅 、 鍺鏡頭 ， 則透過率更高 。 利用主動紅外電視攝像機可在暗室外檢查膠卷生產(chǎn)過程中的各種瑕疵 ， 保證產(chǎn)品質(zhì)量 。 第 8章 特殊成像電視 被動式紅外電視 被動式紅外電視不需要紅外照明光源 ， 是對目標本身的紅外輻射成像 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―2 光機掃描型熱攝像機方框圖 機械掃描裝置紅外光學系統(tǒng) 濾光片 紅外探測器致冷器視頻處理放大器同步信號視頻輸出 第 8章 特殊成像電視 自然界中溫度高于絕對零度的物體總是在不斷地進行紅外輻射的 ， 只要能收集這些輻射能 ， 就能形成與景物溫度分布相對應的熱圖像 。 當掃描器轉(zhuǎn)動時 ， 從景物到達探測器的光束隨之移動 ， 在物方空間掃出像電視一樣的光柵 。 第 8章 特殊成像電視 紅外探測器是一種輻射能轉(zhuǎn)換器 。