【正文】 或像元 )。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。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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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?。? ? 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。 ? 完成 光電變換 和光電信息的 積累和儲存 。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) 。 ? 電子束垂直上靶 ：當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，而且與其速度的方向有關。 ? 每個像素的光電流由 P流向 N,流過負載 RL,產(chǎn)生負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。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，并使它聚焦成很細的電子射線，按著一定的軌跡掃描靶面（相當于開關換接作用），產(chǎn)生視頻信號輸出。掃描電子束的焦斑即是像元的大 15~25 ? m。 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。 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。 ? 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)。當耗盡層內(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電，所以提高了光電轉(zhuǎn)換效率。 ? 優(yōu)點：靈敏度高，暗電流小，光電特性近似線性，惰性小。 ? 2硅靶管 ? 當電子束掃描時 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。如果光照不均勻，是一幅光學圖象，則掃描面上各 P型島的電勢分布，將正比于入射光學圖象的亮度分布。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，通過窗孔將硼擴散入硅基片，于是就形成一個個 P型島。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。 ? 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。 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特性。 ? 二次電子傳導靶 ：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。 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。 掃描區(qū) 移像區(qū) 靶 信號板 ++++ qp qn qr qs ++++ 電子束 ? 設入射的光電子電荷為 qp，在光電子激發(fā)下釋放出的自由二次電子電荷為 qn，其中 qs電荷被信號板所收集，有 qr電荷將在到達信號板前與發(fā)射的二次電子所產(chǎn)生的正電荷中心相復合。到達信號板的電子將引起靶的局部放電，所以當移像部分把光圖像成像于靶上時，在KCl層的右側(cè)留下與之對應的正電荷圖像。 ? 總結(jié)： 二次電子在靶電場作用下流向信號板，而在靶上留下一個正電荷圖像，被掃描時經(jīng)電子束補充恢復到陰極電位，而在外電路產(chǎn)生脈沖電流，形成圖像的視頻信號。 ② 返束讀取方式：電子束接觸到靶面時，對于電勢高的像素，上靶的電子多，返回的電子少，這樣返回的電子就荷載了圖像信息。 ? ２．硅增強靶攝象管（ SIT） ? 像增強器 +普通硅靶 =增強型硅靶 ? 攝像管的發(fā)展方向 在今后一段時間內(nèi)，攝像器件主要朝著 高靈敏、高分辨率、低功耗、低成本和小型化 方向發(fā)展。 ? 固體成像器件： ? CCD（電荷耦合器件）、 ? SSPD（自掃描光電二極管列陣）、 ? CMOS（互補性金屬氧化物半導體元件 ） ? CCD有 面陣 和 線陣 之分： ? 面陣是把 CCD像素排成 1個平面的器件； ? 線陣是把 CCD像素排成 1直線的器件。 ? 它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把 光 線轉(zhuǎn)變成 電荷 ，然后通過 A/D轉(zhuǎn)換器芯片將電信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號 ，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮處理經(jīng) USB接口傳到電腦上就形成所采集的 圖像 。 一． 金屬 氧化物 半導體結(jié)構(gòu) (MOS結(jié)構(gòu) ) ? CCD是由許多個光敏像元按一定規(guī)律排列組成的。 P（ N） Si SiO2 Al電極（柵極 ） ?m 15~20 ?m ? 按電極的排列形式分： 線陣、面陣 ? 按電極形狀分： 平板式、臺階式 ? 按 Si片的導電類型分： N型、 P型 ? 下面以 PSi為襯底、平板式電極、線陣CCD為例。 5V 10V 5V 5V 1 4 3 2 ? ? 所加偏壓越大，勢阱就越深。 ? 勢阱的深淺還與勢阱內(nèi)是否存儲電荷有關，產(chǎn)生存儲電荷的方法有電注入、光注入、熱注入等方法。此時， P型 Si的表面勢最大，所形成的耗盡層寬度最寬，即勢阱最深。 Xd t=0 Xd t=t1 + t=t2 熱平衡 （ a） （ b） （ c） ? 隨著時間的增加，由于熱激發(fā)所產(chǎn)生的電子 空穴對，空穴被耗盡區(qū)電場驅(qū)到襯底，而電子被吸引到 Si表面形成了反型層。如圖（ b）。達到熱平衡所需要的時間稱為 熱馳豫時間 。如圖（ c）。 CCD要存儲有用的信號電荷，則要求信號電荷的存儲時間遠遠于小于熱馳豫時間，即CCD是在非平衡狀態(tài)下工作的 。這些信號電荷儲存在由電極形成的“勢阱”中。 +++++ 信號電荷 ? 收集在勢阱中的“電荷包”的大小與入射光的照度成正比。 ? 在熱馳豫過程終結(jié)前較長時間，勢阱中熱電子的成分遠遠小于光生電子，所以 勢阱中積存的電荷量代表了入射光強度信息 。 ? CCD傳輸信號電荷是通過電極上加不同的電壓來實現(xiàn)的，依靠 CCD本身各電極下勢阱形狀的變化使電荷轉(zhuǎn)移。 ? 外加在柵級上的電壓愈高，表面勢越高，勢阱越深。 ? 電荷轉(zhuǎn)移過程 =信息輸出過程 ——自掃描。 ① 三相 CCD的電荷轉(zhuǎn)移 1 4 3 2 5 6 7 ?3 ?2 ?1 第一位 第二位 n位 ?? ?? ?? 三相 CCD結(jié)構(gòu) （ a）初始狀態(tài)； (b)電荷由①電極向②電極轉(zhuǎn)移； (c)電荷在①、②電極下均勻分布； (d)電荷繼續(xù)由①電極向②電極轉(zhuǎn)移； (e)電荷完全轉(zhuǎn)移到②電極； (f)3相交疊脈沖。所以每個電極下面都有一定深度的勢阱。 ? 如果逐漸將電極②的電壓由 2V增加到 10V，這時，①、②兩個電極下面的勢阱具有同樣的深度，并合并在一起，原先存儲在電極①下面的電荷就要在兩個電極下面均勻分布，如圖 (b)和 (c)所示。 ? 如果電極有許多個，可將其電極按照 7… ， 8… 和 9… 的順序分別連在一起，加上一定時序的驅(qū)動脈沖，如圖 (f)所示，即可完成電荷從左向右轉(zhuǎn)移的過程。 ? 為了更好地傳輸電荷，要求耗盡層交疊，使鄰近電極的表面電勢光滑地過渡，為此要求電極緊密地排列，一般鋁電極之間的間隙約為?m，給制造工藝帶來困難，容易產(chǎn)生電極短路。 ? 目前均采用三相多晶硅交疊柵結(jié)構(gòu)，通過光刻、熱氧化、沉積，電極間隙只是氧化層的厚度，只有幾百毫 ? m。勢井變化率與光生載流子成正比。 三． 電荷耦合器件的組成及其工作原理 ? CCD器件主要由 3部分組成 : ? 信號輸入部分 ? 電荷轉(zhuǎn)移部分 ? 信號輸出部分 1. 信號輸入部分 作用：