图像增强器方案.pptVIP

4.1 图像增强器 图像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的图像的真空光电管，由于它结构上与变像管相似，而且两者常常一起使用，所以通称他们为像管。 像管 像管由3个基本部分组成。 一是光电变换部分，即光电阴极，它可以使不可见光图像或亮度很低的光学图像，变成光电子发射图像； 二是电子光学部分，即电子透镜，有电聚焦和磁聚焦两种形式，它可以使光电阴极发射出来的光电子图像，在保持相对分布不变的情况下进行加速； 三是电光变换部分，即荧光屏，它可以使打到它上面的电子图像变成可见光图像。 光电阴极 光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长范围宽的负电子亲合势(NEA)光电阴极。 电子光学系统 电子光学系统对电子施加很强的电场，使电子获得能量，因而能将光电阴极发出的电子束加速并聚焦成像在荧光屏上，从而实现图像亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。电子光学系统有两种形式，即静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦作用来共同完成。 光电阴极 光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长范围宽的负电子亲合势(NEA)光电阴极。 电子光学系统 复合聚焦电子光学系统(即电磁聚焦系统)中既有磁场也有电场。该系统的磁场是由像管外面的长螺线管通过恒定电流产生的，电场是由光电阴极和阳极间所加直流高压产生的。因此，从光电阴极面上发出的电子在纵向电场和磁场的复合作用下，都能以不同螺旋线向阳极前进；由阴极面上同一点发出的电子，只要在轴向有相同的初速度，如图6?6所示就能保证在一个周期之后相聚于一点，起到聚焦作用。 磁聚焦的优点是聚焦作用强，容易调节，边缘像差小，分辨率高，缺点是体积和重量较大，结构较复杂。 荧光屏 荧光屏的作用是在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见光图像。一般要求荧光屏不仅应具有高的转换效率，而且屏的发射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的吸收光谱一致。 通常在电子入射的一边镀上铝层。这样可以引走荧光屏上积累的负电荷，同时避免光反馈，增加发射光的输出。 级联式像增强器(见图6?10(a))是由几个分立的单级变像管组合而成，图6?10(b)为三级级联式像增强器的结构示意图。为了保证连接后的成像效果，要做到以下两个方面。 第一，图中每个单级变像管的输入和输出都用光纤面板制成，便于级与级之间的耦合。 第二，必须注意荧光屏和后级光电阴极的光谱匹配，即荧光屏发射的光谱峰值与光电阴极吸收的峰值波长相接近，而最后一级荧光屏的发射光谱特性应与人眼的明视觉光谱光视效率曲线相一致。 微通道板 微通道板像增强器有两种结构形式：双近贴式和倒像式。双近贴式像增强器，用微通道板代替图6?2中的电子光学系统，实现电子图像增强。而且其光电阴极、微通道板、荧光屏三者相互靠得很近，故称双近贴。光电阴极发射的光电子在电场作用下，进入微通道板输入端，经MCP电子倍增和加速后打到荧光屏上，输出光学图像。这种管子体积小、重量轻、使用方便，但像质和分辨率较差。 像式像增强器，它与单级像管结构十分相似，只是在电子光学系统与荧光屏之间插入微通道板，像增强器的输入端、输出端均采用光纤面板。其原理是：输入光纤面板上的光电阴极发射的电子图像，经电子光学系统聚焦、加速并经微通道板倍增后，在荧光屏上成一倒立实像，故也称为倒像管。它具有较高的像质和分辨率。改变微通道板两端电压即可改变其增益，此种管子还具有自动防强光的优点。 第三代像增强器 负电子亲合势光电阴极的优点已在第5章中作过详细介绍。这种光电阴极在可见光范围和近红外区都有较高的灵敏度和量子效率。第二代像增强器的微通道板结构配以负电子亲合势光电阴极，就构成第三代像增强器。这种像增强器能同时起到光谱变换和微光增强的作用，因此可做到一机二用。 图像增强器与摄影器件的耦合 图像增强器与摄像器件耦合得到微光摄影机 微光摄影机所用的图像增强管可以是级联管、倒像式管或近贴式微通道板管。图像增强器的增益可达10^4-10^5倍，因此，与之耦合的摄像器件都可以在微光下工作，但会使输出信噪比劣化与清晰度下降。