《光電成像》PPT課件

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1、光電成像器件是指能夠輸出圖象信息的一類器件，其功能大致可歸為以下兩類：1、使不可見光圖象（紅外、紫外）變?yōu)榭梢姽鈭D象2、使光學圖象變?yōu)殡娨曅盘柟鈱W圖像的實質:一特定光強度的空間分布。第四章光電成像器件變像管像管(把不可見光圖像變成可(無掃描)見光圖像的真空光電管)圖像增強器真空(把極低亮度光學圖像變?yōu)楣怆娖骷銐蛄炼葓D像的真空光電管)光電成光電導式攝像管(視像管,無移區(qū))像器件攝像管二次電子導電(電子束光電發(fā)射式攝像管(SEC)掃描)攝像管(有移像區(qū))硅增強靶攝像管(SIT)固體成像器件(CCD、CMOS

2、)4.1像管的工作原理與結構一、像管的種類變像管(把不可見光（紅外、紫外、X射像管線）圖像變成可見光圖像的真(無掃描)空光電管)圖像增強器（微光管）(把極微弱的光學圖像變?yōu)槿搜劭芍苯佑^察圖像的真空光電管)直接顯示型——圖像的顯示與前幾章的光電器件的區(qū)別在于對光強的探測是二維的。真空成像器件二、像管結構和工作原理：光電變換部分電子光學部分電光變換部分光電變換部分，即光電陰極，利用外光電效應。光敏面采用光電發(fā)射型材料。發(fā)射的電子流分布正比于入射的輻射通量分布，使不可見的或亮度很低的輻射圖像，轉換成光電子發(fā)射圖

3、像。常用光電陰極有：銀氧銫光電陰極單堿和多堿光電陰極紫外光電陰極負電子親和勢光電陰極：靈敏度高、響應波長范圍寬電子光學部分，即電子透鏡，它可以使光電陰極發(fā)射出來的光電子圖象在保持相對分布不變的情況下，進行加速并聚焦成像在熒光屏上。困難：使各物點所發(fā)射的電子完全落在對應的各像點上。非聚焦型（近貼式像管）靜電系統(tǒng)靜電聚焦型聚焦型電磁聚焦型1、非聚焦型像管（近貼型）由光電陰極和熒光屏構成，兩者平行且距離很近光電子在電場的作用下以拋物線軌跡向熒光屏投射。由于均勻電場只有加速投射作用，沒有聚焦成像作用，所以從光電陰

4、極一點發(fā)出的不同初速的電子，不能在熒光屏上形成點像，而是一個彌散圓斑，分辨率較低。2、靜電聚焦型像管幾個圓筒形的電極可形成對光電子聚焦和加速的電場，使電子在熒光屏上呈倒立的象。當各電極電壓之比保持不變時，電子軌跡也基本不變，因此，各電極電壓多用電阻鏈分壓的辦法供給。靜電聚焦型象管結構示意圖3、電磁聚焦型像管特點：若光電子有偏離于管軸的速度分量，磁場會使它呈螺旋狀前進。電子每旋一圈所需的時間與初速度無關，不管起初是沿什么方向發(fā)射，最終都可以被會聚于一點。電磁聚焦型象管結構示意圖分辨率高，但體積和重量大，使用

5、不方便。電光變換部分，即熒光屏，它可以使電子圖象變成可見光圖像高能電子轟擊熒光屏，發(fā)出可見光。熒光屏是利用摻雜的晶態(tài)磷光體受激發(fā)光。不同用途的像管，熒光體的種類不同，熒光顏色也不同，為避免光反饋和增加熒光面的光輸出，蒸鍍鋁膜。4.1.1變像管1、紅外變像管紅外輻射圖像被光學物鏡成像后位于光電陰極的前方，該輻射圖像相當于對光電陰極有一輻射通量，光電陰極將其變成與其亮度成正比的電子圖像，經(jīng)靜電聚焦后轟擊熒光屏，在轉成光學圖像。陽極光電陰極聚焦極熒光屏真空成像器件紅外變像管的應用2、光纖面板變像管成像器件講究像

6、質。光陰極面積一般較大，是一種寬電子束聚焦的電子光學系統(tǒng)，所以象散和場曲比較嚴重，特別在光陰極是平面的情況，通常要求光電陰極是球面。光陰極是球面，而一般輸入的光學圖像是平面。利用光學纖維面板可以使像散和場曲減到最小。APDFQCEB象散象散清晰場曲熒光屏光電陰極光纖面板由直徑為幾微米的細玻璃絲緊密排列后熔壓成塊，然后切割、磨制、拋光，一端磨成平面，另一端磨成曲面。圖像入射到光纖面板平面端,由于光纖能將一端輸入的光基本無損失地傳到另一端,所以每根光纖傳輸圖像的一個像元到光陰極曲面的相應點,激發(fā)出光電子束,經(jīng)

7、聚焦和加速后,轟擊曲面熒光屏,發(fā)出的可見光圖像再經(jīng)每一根光纖傳輸?shù)焦饫w面板的平面端。光纖越細，光纖面板的圖像分辨率越高。將光電陰極及熒光屏連同光纖面板一起制成球面型，使聚焦面與熒光屏重合，從而改善了像質。熒光屏上的像借助于平凹形的光纖平板展開成平面像。光電陰極聚焦極陽極熒光屏光纖面板光纖面板4.1.2像增強器像增強器利用了像管功能中增強亮度、光學成像兩個功能。像增強器與變像管的異同點一、第一代微光像增強器結構示意如下圖：注意：級間耦合和光譜匹配光電陰極聚焦極陽極熒光屏光纖面板光纖面板真空成像器件二、第二代

8、微光像增強器——微通道板像增強器1、微通道板的原理和特性：通道電子倍增器：微通道板MCP(MicroChannelPlate)是利用電子在通道內的二次倍增來實現(xiàn)增強亮度的。2、微通道板像增強器（1）近貼式MCP像增強器近貼式MCP像增強器又稱為平面型或薄片型像增強器。它是把MCP平行放置在光電陰極和熒光屏之間，三者相互靠得很近，故稱雙近貼式。這種結構的優(yōu)缺點是：體積小，重量輕；但分辨率和像質差。光電陰極熒光屏(2)倒像式MCP