《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(lèi)器件，其功能大致可歸為以下兩類(lèi)：1、使不可見(jiàn)光圖象（紅外、紫外）變?yōu)榭梢?jiàn)光圖象2、使光學(xué)圖象變?yōu)殡娨曅盘?hào)光學(xué)圖像的實(shí)質(zhì):一特定光強(qiáng)度的空間分布。第四章光電成像器件變像管像管(把不可見(jiàn)光圖像變成可(無(wú)掃描)見(jiàn)光圖像的真空光電管)圖像增強(qiáng)器真空(把極低亮度光學(xué)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(dǎo)式攝像管(視像管,無(wú)移區(qū))像器件攝像管二次電子導(dǎo)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(qiáng)靶攝像管(SIT)固體成像器件(CCD、CMOS)4.1像管的工作原理與結(jié)構(gòu)一、像管的

2、種類(lèi)變像管(把不可見(jiàn)光（紅外、紫外、X射像管線(xiàn)）圖像變成可見(jiàn)光圖像的真(無(wú)掃描)空光電管)圖像增強(qiáng)器（微光管）(把極微弱的光學(xué)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(duì)光強(qiáng)的探測(cè)是二維的。真空成像器件二、像管結(jié)構(gòu)和工作原理：光電變換部分電子光學(xué)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(yīng)。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(jiàn)的或亮度很低的輻射圖像，轉(zhuǎn)換成光電子發(fā)射圖像。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(fù)電子親和勢(shì)

3、光電陰極：靈敏度高、響應(yīng)波長(zhǎng)范圍寬電子光學(xué)部分，即電子透鏡，它可以使光電陰極發(fā)射出來(lái)的光電子圖象在保持相對(duì)分布不變的情況下，進(jìn)行加速并聚焦成像在熒光屏上。困難：使各物點(diǎn)所發(fā)射的電子完全落在對(duì)應(yīng)的各像點(diǎn)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(gòu)成，兩者平行且距離很近光電子在電場(chǎng)的作用下以?huà)佄锞€(xiàn)軌跡向熒光屏投射。由于均勻電場(chǎng)只有加速投射作用，沒(méi)有聚焦成像作用，所以從光電陰極一點(diǎn)發(fā)出的不同初速的電子，不能在熒光屏上形成點(diǎn)像，而是一個(gè)彌散圓斑，分辨率較低。2、靜電聚焦型像管幾個(gè)圓筒形的電

4、極可形成對(duì)光電子聚焦和加速的電場(chǎng)，使電子在熒光屏上呈倒立的象。當(dāng)各電極電壓之比保持不變時(shí)，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(jié)構(gòu)示意圖3、電磁聚焦型像管特點(diǎn)：若光電子有偏離于管軸的速度分量，磁場(chǎng)會(huì)使它呈螺旋狀前進(jìn)。電子每旋一圈所需的時(shí)間與初速度無(wú)關(guān)，不管起初是沿什么方向發(fā)射，最終都可以被會(huì)聚于一點(diǎn)。電磁聚焦型象管結(jié)構(gòu)示意圖分辨率高，但體積和重量大，使用不方便。電光變換部分，即熒光屏，它可以使電子圖象變成可見(jiàn)光圖像高能電子轟擊熒光屏，發(fā)出可見(jiàn)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

5、體的種類(lèi)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(xué)物鏡成像后位于光電陰極的前方，該輻射圖像相當(dāng)于對(duì)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(zhuǎn)成光學(xué)圖像。陽(yáng)極光電陰極聚焦極熒光屏真空成像器件紅外變像管的應(yīng)用2、光纖面板變像管成像器件講究像質(zhì)。光陰極面積一般較大，是一種寬電子束聚焦的電子光學(xué)系統(tǒng)，所以象散和場(chǎng)曲比較嚴(yán)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(xué)圖像是平面。利用光學(xué)纖維面板

6、可以使像散和場(chǎng)曲減到最小。APDFQCEB象散象散清晰場(chǎng)曲熒光屏光電陰極光纖面板由直徑為幾微米的細(xì)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(wú)損失地傳到另一端,所以每根光纖傳輸圖像的一個(gè)像元到光陰極曲面的相應(yīng)點(diǎn),激發(fā)出光電子束,經(jīng)聚焦和加速后,轟擊曲面熒光屏,發(fā)出的可見(jiàn)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(xì)，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(zhì)。熒光屏上的像借助于平凹形

7、的光纖平板展開(kāi)成平面像。光電陰極聚焦極陽(yáng)極熒光屏光纖面板光纖面板3、紫外變像管紫外變像管的窗口材料為石英玻璃，光電發(fā)射材料為Sb-Cs陰極。它可以使波長(zhǎng)大于200nm的紫外光變成光電子。紫外變象管與光學(xué)顯微鏡結(jié)合起來(lái)，可用于醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等方面的研究。4.1.2像增強(qiáng)器像增強(qiáng)器利用了像管功能中增強(qiáng)亮度、光學(xué)成像兩個(gè)功能。像增強(qiáng)器與變像管的異同點(diǎn)一、第一代微光像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意如下圖：注意：級(jí)間耦合和光譜匹配光電陰極聚焦極陽(yáng)極熒光屏光纖面板光纖面板真空成像器件二、第二代微光像增強(qiáng)器——微通道板像增強(qiáng)器1、微通道板的原理和特性：通道電子倍增器：微通道

8、板MCP(MicroChannelPlate)是利用電子在通道內(nèi)的二次倍增來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)亮度的。2、微通道板像增強(qiáng)器（1）近貼式MCP像增強(qiáng)器近貼式MCP像增強(qiáng)器又稱(chēng)為