微光像增强器的最新发展动向

综述了近年来微光像增强器发展的现状和动向。目前微光器件主要向第四代近贴聚焦像增强器发展，其技术突破一是采用无膜MCP；二是光电阴极采用自动门控电源和红外热像与微光夜视光学融合技术。夜视仪向小巧、轻便和价廉的单兵头盔及单甲双目手持微光眼镜和微光轻武器瞄准仪发展。最后指出微光器件寿命是实现实用化的关键。     

超二代像增强器光阴极膜生长的反射监控与实现

详细介绍了超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极薄膜生长的反射光监控原理。通过推导超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极膜层反射系数函数,计算并绘出了几种多碱锑化合物光阴极薄膜的反射率与薄膜厚度、入射光波长之间的关系曲线。在实际应用中对所测得的数据与超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极膜层的反射系数进行了比较,达到了最佳的控制效果。     

防离子反馈膜缺陷对像增强器视场的影响

防离子反馈膜是三代微光像增强器的重要组成部分,其质量对像增强器的寿命和视场起着至关重要的作用。研究了防离子反馈膜质量对像增强器视场的影响。选取具有典型缺陷的防离子反馈微通道板（micro-channel plate,MCP）,对防离子反馈微通道板在工作时的视场和防离子反馈膜质量进行分析,获得了防离子反馈膜的缺陷对微光像增强器工作时视场的影响。分析得到防离子反馈膜制备过程中缺陷产生的原因,并初步提出缺陷的解决方案,对后续制备出高质量防离子反馈膜有着非常积极的作用。     

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。     

微光像增强器的进展及分代方法

介绍了微光像增强器的主要性能指标及其对系统成像的影响。分析了像增强器按技术分代和按性能水平分代的方法。针对欧洲的超二代以及美国的三代/超三代像增强器的主要技术指标,说明了按性能分代的合理性。结果表明,这种分代方法在军用和民用领域的应用中对如何正确地选择像增强器具有实际意义。     

影响X射线像增强器分辨率的因素分析

对采用双近贴聚焦成像结构的MCP(Micro Channel Plate)-X射线像增强器的工作原理与结构进行了分析,对影响其空间分辨率的主要因素进行了研究.影响X射线成像系统分辨率的因素主要有X射线源焦斑的大小和X射线像增强器自身的分辨率,而影响X射线像增强器分辨率的因素主要有MCP输出面到荧光屏之间的距离、MCP输出面与荧光屏之间的电压差以及MCP自身的分辨率.通过对两种具有不同参量的X射线像增强器分辨率的理论计算及分辨率测试实验,将理论计算结果与测试实验结果对比,验证了分辨率计算公式及影响分辨率因素分析的正确性.     

MCP输入电子能量与微光像增强器信噪比的关系

为了提高MCP像增强器亮度增益,在微光像增强器中采用了新的电子倍增机构,即微通道板（MCP）,并对作为电子倍增结构MCP的噪声产生机理进行分析。在MCP其他参数不变的条件下,通过调整MCP入射电子的能量和入射电子角度分布,优化了MCP最佳工作信噪比的工作条件,实现了优化MCP像增强器信噪比,提高了MCP像增强器的亮度增益。     

超二代及三代像增强器不同响应波段的参数测量及比较

对A光源分别进行550 nm、625 nm以及675 nm的短波截止,对比测量了超二代和三代像增强器的光谱响应、阴极灵敏度、增益、分辨力以及信噪比。在10^-1lx照度条件下,当对A光源进行675 nm的短波截止之后,三代像增强器的分辨力未出现下降,而超二代像增强器的分辨力却下降到初始值的94%;但在10^-4lx照度条件下,当对A光源进行675 nm的短波截止之后,三代像增强器的分辨力下降到初始值的90%,而超二代像增强器的分辨力下降到初始值的85%。但信噪比越高的像增强器,分辨力降低的比例越低。对于超二代和三代像增强器而言,如果在A光源条件下的性能参数相同,但在不同的短波截止条件下使用时,其性能并不相同,三代像增强器的性能更好。尽管超二代像增强器在不同短波截止波长条件下性能参数下降的比例较三代像增强器下降的比例高,但差距并不大,因此使用过程中的性能差距也不大。     

超二代与三代像增强器低照度分辨力的比较

比较了超二代像增强器和三代像增强器在不同照度下的分辨力。结果表明,增益、极限分辨力、信噪比以及调制传递函数相同的超二代像增强器和三代像增强器,当照度大于4.3×10-3lx时,分辨力均为常数,均不随照度的变化而变化;当照度小于4.3×10-3lx时,分辨力均不为常数,均随照度的降低而降低,并且超二代像增强器的分辨力均低于三代像增强器的分辨力,照度越低,差别越大。此外,当采用品质因子来比较像增强器的综合性能时,只能在相同光电阴极的像增强器之间进行比较,而不能在不同光电阴极的像增强器之间进行比较,即品质因子不能用来比较超二代像增强器和三代像增强器的性能。     

微通道板电子透射膜运转的有效性

介绍微通道板电子透射膜在三代微光像增强器中的作用，推导电子透射膜死电压的理论表达式，测量电子透射膜的电子透过特性，并进行初步分析和讨论。     

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。     

微光像增强器光阴极灵敏度理论极限问题研究

光阴极灵敏度(量子效率)是微光像增强器最重要和最基本的性能参数之一,它决定着微光成像系统在低照度下的视距和图像清晰度。根据半导体光电发射物理模型及普朗克黑体辐射理论,简介了光电发射5个环节（光子不完全吸收、GaAlAs/GaAs后界面、GaAs光阴极激活层体特性缺陷、GaAs光阴极表面位垒和GaAs光阴极-MCP之间近贴电场电子隧道效应）对光阴极量子效率的影响,给出了相关数学表达式。在假定5个环节子量子效率均为100%的前提下,估算出蓝延伸GaAs光阴极在（0.41～0.93）μm波段内的极限积分灵敏度,其值为6569μA/lm。文末,对此结果的意义给予评价。     

微光像增强器信噪比理论极限问题研究

信噪比是微光像增强器的重要参数之一,其值的高低决定着微光成像系统在低照度条件下的探测距离和图像清晰度。根据线性系统信噪比链理论, 借助系统噪声因子关系式,分析了微光像增强器的理论极限信噪比(S/N)_limit。在系统各级不附加任何噪声（即N_F=1）,或仅受输入光子及光电子数涨落噪声限制的理想条件下,给出像管不同量子效率（η）之最大信噪比(S/N)_limit的表达式;在η=1的极限情况下,求得该像管的理论极限信噪比(S/N)_limit≤64。     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段（0.1～10 keV）的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

双近贴聚焦微光像增强器分辨力理论极限问题研究

分辨力和MTF是微光像增强器的2个重要参数。根据线性系统傅里叶频谱理论,分析了微光像增强器的MTF和分辨力特性。 计算出理想条件下,基于光阴极/MCP/荧光屏3部件结构以及带内电子增益机制的光阴极/荧光屏2部件结构的近贴聚焦像管的理论极限分辨力。它们分别是96.6lp/mm和98.1lp/mm。该结果可供人们改进像管MTF及分辨力特性时参考。     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段(0.1～10 keV)的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

微光像增强管离子阻挡膜质量测试技术研究

鉴于通常制作的离子阻挡膜存在通孔,在阴极低电压下,经MCP电子倍增在荧光屏上显示为亮孔,为测试出规则与不规则亮孔的大小和数量,提出了一种像管的离子阻挡膜质量测试方法。该方法是在规定电压和光阴极照度的条件下,使像管光阴极接收约2lx的光照射,给像管各极施加电压使像管荧光屏上离子阻挡膜亮孔清晰可见,用10倍显微镜或相机拍照,观察荧光屏所成的离子阻挡膜通孔图像。试验结果表明：在相同的测试条件下,离子阻挡膜的制作工艺不同,离子阻挡膜质量亦不同。