三代像增强器用微通道板的改进与发展

简要说明了三代像增强器的特点，分析了微通道板的离子反馈形成机理，给出有效抑制离子反馈对光阴极造成伤害的2种方法，即一种是减少和清除微通道板的吸附气体，另一种是阻止反馈离子反馈到光阴极上。介绍了国外最新的三代像增强器，以及使用优化改进的高性能微通道板显著减薄甚至彻底去除微通道板离子反馈膜的方法，该方法能维持砷化镓光阴极足够长的工作寿命，还介绍了最新发展的体导电微通道板和硅微通道板。指出高可靠性无膜选通砷化镓像增强器技术的实现，不仅需要微通道板在抑制离子反馈方面取得突破，还需要砷化镓光阴极在耐受离子反馈能力上进一步提高，同时还要结合和拓展选通电源的应用。     

一种用于距离选通的ICCD设计与实现

研制了一种短余辉、高分辨率、快时间响应的高速选通超二代像增强器,通过光纤锥与CCD进行耦合成高性能距离选通ICCD,理论分析各部件的性能及其对系统空间分辨率的影响;采用FPGA设计电路控制系统,该系统产生出纳秒级的选通门宽以实现对ICCD的数字控制,同时可以对选通脉冲宽度和延时时间进行调整以实现不同亮度以及距离目标的清晰成像,降低背景噪音以及增大成像的动态范围.此外,该系统具有增益监控和调节功能,信噪比达到20∶1dB,在超二代像增强器阴极和微通道板输入面之间加幅度为-200V、宽度为3ns直流连续可调的选通脉冲以实现对增强器的选通,为了提高光电阴极补充电子的速度,在输入窗内表面光刻有线宽为5μm、间距为50μm正方形格栅以保证选通门宽为3ns时光电阴极有足够快的响应速度,选通频率最高可达到300kHz,实验测试在微通道板电压为700V、荧光屏电压为5 000 V时增强器增益可达10 718cd/m2 lx,ICCD系统空间分辨率达到29.7lp/mm.     

微带像增强器的选通特性研究

讨论了像增强器微带传输电路和脉冲选通模型.根据传输线理论用数值方法模拟了纳秒和皮秒脉冲在像增强器内的传输特性,给出了相吻合的理论和实验结果;将脉冲微带传输模型和微通道板的时间相关离散打拿极模型相结合,完整地分析了像增强器的脉冲选通特性.研究结果表明:与输入脉冲相比,加载到微带上的脉冲和像增强器输出端输出脉冲的变化主要受微带传输时间的影响;像增强器光选通的特性与输入脉冲有明显的区别.     

距离选通成像系统分辨力模拟测试装置的设计

距离选通成像系统采用的是脉冲激光主动照明与ICCD选通技术相结合的方法。为了在室内模拟测试在一定大气条件下距离选通成像系统的分辨力,设计了一套模拟测试装置。以辐射传输理论为基础,建立了大气距离选通成像系统后向散射光和信号光的模型。该模型给出了后向散射光和信号光在光电阴极面上照度随时间的变化规律。采用两个模拟光源,分别模拟了信号光和后向散射光。采用阴极面等效辐射照度法,给出了模拟光源功率的方法。以S 20光电阴极的像增强器与CCD的耦合为例,计算了模拟光源的功率。     

利用象增强器构成光电相关鉴相器面阵的研究

本文介绍了利用阴极可控的微通道板象增强器构成面阵型光电相关鉴相器的原理,采用了方波与正弦波相关的方案,在微通道板象增强器的光电阴极加上方波门控电压,把它作为参考信号,测量具有相位差的同频正弦波光信号,研究了它的一些基本特性,给出了这种面型鉴相器的潜在应用.     

距离选通成像系统分辨率模拟测试装置

距离选通成像系统采用脉冲激光主动照明与ICCD选通技术相结合. 为了在室内模拟测试一定大气条件下距离选通成像系统的分辨率,设计了一套模拟测试装置. 采用两个模拟光源,分别模拟信号光和后向散射光. 结合大气距离选通成像系统后向散射光和信号光模型的研究结果,采用阴极面等效辐射照度法,给出了模拟光源功率的计算方法和功率范围的确定方法,以S-20光电阴极的像增强器与CCD耦合为例,计算了模拟光源功率.     

利用象增强器构成光电相关鉴相器面阵的研究

本文介绍了利用阴极可控的微通道板象增强器构成面阵型光电相关鉴相器的原理,采用了方波与正弦波相关的方案,在微通道板象增强器的光电阴极加上方波门控电压,把它作为参考信号,测量具有相位差的同频正弦波光信号,研究了它的一些基本特性,给出了这种面型鉴相器的潜在应用.     

国外微光夜视技术的新进展

一、前言微光夜视技术已发展了三代产品。六十年代发展第一代,采用光纤面板耦合的三级级联式象增强器;七十年代发展第二代,采用微通道板(MCP)的象增强器。目前发展的第三代是采用负电子亲和势(NEA)光电阴极的象增强器(其一、二代都采用多碱光电阴极)。     

影响超二代像增强器最高增益的因数分析

在阴极灵敏度、微通道板固有增益、屏效以及屏压一定的条件下,超二代像增强器的最高亮度增益由微通道板增益所决定.实验中发现微通道板增益存在一个最高值,当微通道板增益超过最高值时,像增强器会产生自激发光.像增强器产生自激发光时,图像的对比度、分辨力消失,图像亮度的增强作用失去意义.因此超二代像增强器的最高亮度增益受自激发光的...     

夜视象管及仪器特性测试技术讲座(二)

<正> 七、■输入状态下象管的信噪比表征象管对微弱光图象信息极限探测能力的参数主要是信噪比。在象增强器中,输出图象是由许多小的闪烁组成的,每一个闪烁由光电阴极上一个被探测到的光子产生。这种闪烁亮度的随机起伏就是噪声。在低照度下噪声更是微通道板象增强器的重要参量。由于闪烁亮度有一个扩展,所以得到的图象是一个有噪声的图象。在极低照度下,如果象管的输出信噪比下降到人眼阈值信噪比以下时,将看不到图象,其它特性再好也是徒劳无益的。信噪比是指:由标准光源产生一定照度E(1x)的光均匀地照明象增强器光电阴极的一小     

微通道板防离子反馈膜阈值电压特性研究

微通道板(Microchannel-plate,MCP)防离子反馈膜是负电子亲和势光电阴极微光像增强器的特有标志,其主要作用是有效阻止反馈正离子轰击阴极以提高器件工作寿命。微通道板防离子反馈膜的厚度决定了其对电子透过、离子阻挡能力的大小,电子透过能力直接影响图像的对比度和信噪比。根据微通道板防离子反馈膜阈值电压定义和测试原理,对微通道板不同厚度防离子反馈膜、不同工作电压条件下的阈值电压特性进行了测试研究。结果表明:防离子反馈膜的阈值电压随着膜层厚度的增加而增加,两者之间遵循正比的线性关系:Y=3.98X+50;在微通道板线性工作电压范围内,防离子反馈膜的阈值电压随微通道板工作电压的增加而降低,两者之间遵循反比关系。该研究对提高微通道板在负电子亲和势光电阴极微光像增强器中的使用性能具有重要意义。     

三代微光像增强摄像系统选通成像系统研究

提出一种能够高速选通工作的三代微光像增强摄像系统（ICCD）。采用三代像增强器,设计了光阴极选通控制电路,使ICCD系统能够高速选通成像;通过分析、比较,设计了双高斯复杂化结构的中继镜头耦合方案,获得了高透过率、高调制传递函数（MTF）的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡及其集成的图像处理硬件,编写了相关处理软件,使ICCD系统的图像能够快速呈现。结果表明:设计的三代选通ICCD具有3.3 ns选通门宽,空间分辨力达到600 TVL。     

三代微光像增强摄像系统选通成像系统研究

提出一种能够高速选通工作的三代微光像增强摄像系统(ICCD)。采用三代像增强器,设计了光阴极选通控制电路,使ICCD系统能够高速选通成像;通过分析、比较,设计了双高斯复杂化结构的中继镜头耦合方案,获得了高透过率、高调制传递函数(MTF)的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡及其集成的图像处理硬件,编写了相关处理软件,使ICCD系统的图像能够快速呈现。结果表明:设计的三代选通ICCD具有33 ns选通门宽,空间分辨力达到600 TVL。     

国外微光象增强器的现状与发展

<正> 一、前言象增强器主要作用是将微弱模糊的象增强为明亮清晰的可见象。从象增强器本身看,现已发展了三代产品:第一代——采用纤维光学面板的级联式象增强器;第二代——采用微通道板(MCP)的象增强器,第三代——采用负电子亲和势(NEA)光电阴极的象增强器。     

多碱光电阴极工艺对象增强器暗背景的影响

<正> 一、前言多碱光电阴极在象增强器中起着极其重要的作用,它的性能在很大程度上关系到整个象增强器的工作性能。象增强器在进行目标图象的转换时,除产生象差外,还要产生背景噪声,使输出图象的对比度变差,而影响观察效果。这种噪声与光     

一种显著提高三代像增强器信噪比的微通道板

鉴于离子阻挡膜保证了三代像增强器的工作寿命，但增加了微通道板和三代像增强器的噪声因子，降低了三代像增强器的信噪比，削弱了NEA光阴极的优势，提出一种最新研制的微通道板。它优化了玻璃成份，提高了玻璃的工作温度，同时还改善了通道内壁工作面结构，且开口面积比达到65%～70%。通过三代像增强器制管试验证实，这种高性能微通道板具有低噪声因子特性，与标准MCP相比，可显著提高三代管的信噪比。最后指出通过进一步试验和改进，实现更高信噪比长寿命无膜三代像增强器的可能性。     

微通道板噪声因子与工作电压关系研究

为了解决微通道板噪声因子的测量问题,提出了一种测量像增强器光电阴极灵敏度和信噪比,从而测量出微通道板噪声因子的方法 .根据该方法,分别在不同阴极电压、微通道板电压以及阳极电压条件下测量了微通道板的噪声因子.测量结果表明,当阴极电压、微通道板电压以及阳极电压分别变化时,微通道板的噪声因子会随之变化.微通道板电压对噪声因子的影响最大,阳极电压的影响最小.微通道板电压每增加100 V,噪声因子大约增加0.11,而阳极电压每增加100 V,噪声因子大约增加3.3×10-4.微通道板工作电压提高,意味着电子碰撞能量提高,同时也意味着二次电子发射系数提高,而根据现有微通道板噪声理论,微通道板的噪声因子会减小,但实测结果却相反.造成这一矛盾的原因是在现有微通道板噪声理论中,仅仅考虑了二次电子发射系数、探测率、电子碰撞几率的因数,而未考虑到电子碰撞能量的因数,因此噪声理论需要进行修正.     

基于微通道板选通的飞行时间测量技术

研究了基于微通道板(MCP)选通技术的电子飞行时间(TOF)测量系统。调节MCP选通脉冲延时,使得电子和选通脉冲同时到达MCP,从而产生动态图像。利用高速示波器获得电子在50cm漂移区的TOF。当阴极电压为-3.5kV时,测得电子从阴极到MCP的TOF约为15ns。改变阴极电压,获得了TOF与电子能量之间的关系。结果表明,随着电子能量的增大,TOF不断减小。该TOF测量系统的时间分辨率为88ps。     

微通道板选通X射线纳秒分幅相机的研制

设计并研制了一种新的微通道板选通X射线纳秒分幅相机,相机系统由带有行波选通微带光电阴极的近贴聚焦分幅变像管、电控单元、针孔安装和调节系统及真空系统组成.电控单元提供相机上作需要的直流电压和脉冲开关电雎.输出图像山采用光纤面板耦合到荧光屏的CCD相机读出.采用厚50 mm的Au作为变像管光电阴极,相机谱响应范围0.1～10 keV.可获得八幅分幅图像,每幅曝光时间1 ns,2 ns和5.0 ns三档可调,像幅时间间隔分2 ns、5 ns和10 ns 三档可调.相机动态空间分辨力优于18 lp/mm,触发晃动小于100 ps,时间抖动小于5%.并可实现远距离监视、控制和数据采集.对相机静态特性和动态特性的实验标定及应用现场所获得的实验结果均表明,相机上作性能稳定,具有几何畸变小、动态范围大等特点,满足 Z-箍缩实验研究的需要.     

用于MCP象增强器快速选通的高速脉冲的产生

近贴聚焦微通道板象增强器(proximity focused microchannel plateimage intensifiers)是一种新颖的电子光学元件。它除具有纯粹的光快门作用外,通常还具有可观的光增强作用。作为光快门的微通道板象增强器和控制其光快门作用的高速高压脉冲源相结合,便构成了具有极短曝光时间和很高光增益并能捕捉单次瞬