前近贴脉冲电压对三代微光像增强器halo效应的影响

为了探讨三代微光像增强器的合适工作电压,研究了前近贴脉冲电压对微光像增强器halo效应的影响.将脉冲电压信号加在光电阴极上,分别改变脉冲信号的高低电平电压幅值和占空比,利用高分辨率CCD采集了微光像增强器的halo图像,对比分析了halo图像中心线上各像素点对应的灰度值分布和光子计数.研究结果表明,随着高电平电压幅值和占空比的提高,灰度值为255的像素点数目变多,halo图像中背景和信号的边界越来越清晰.当前近贴电压增加到200 V以上和占空比大于60％左右时,其对三代微光像增强器halo图像中心线上各像素点的灰度值分布影响不大.当低电平电压增加到2V以上时,光电子在低电平阶段无法克服阻滞场到达微通道板.此研究有利于探讨微光像增强器的最佳工作电压和光电子从阴极面出射时的能量分布,为提高三代微光像增强器的性能提供了实验支撑.     

微通道板近紫外量子效率测量及成像研究

提出了一种通过测量微通道板输出电流及增益来计算光电流,从而测量出微通道板量子效率的方法,并用该方法测量了微通道板在近紫外(200~380nm)的量子效率.测量结果表明,微通道板的量子效率很低,并且随波长增加而快速下降,200nm波长处的量子效率为10-4数量级,320nm波长处的量子效率为10-8数量级,大于340nm波长处的量子效率极低且趋近于零.微通道板及荧光屏组成的成像器件可以对酒精灯火焰成像,但图像较稀疏,而传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的图像却较密实,这与微通道板量子效率低,Cs2Te光电阴极量子效率高的情形一致.在该成像器件的前端放置一片350nm波长的高通滤光片后,所成的酒精灯火焰图像消失.对被照射目标成像时,如果照射光源为254nm的汞灯,则可以成像;但如果照射光源为365nm汞灯,则不能成像.说明微通道板的光谱响应主要在350nm波长以下,与其量子效率的测量结果一致.最后测量得到该成像器件的分辨力为32lp/mm,与传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的分辨力相同.微通道板及荧光屏组成的成像器件由于不使用光电阴极,具有价格低、寿命长且可靠性高的优点,因此可在紫外信号较强或成像距离较短的条件下使用.     

防离子反馈Al2O3膜对三代夜视成像器件性能的影响

为解决三代微光管寿命问题，采用电子显微镜和质谱仪对微通道板输入面溅射蒸镀的Al₂O₃膜质量进行了分析，研究了膜层对器件性能的影响，并就Al₂O₃给三代微光夜视成像器件带来的成像质量问题进行了讨论。研究结果表明：尽管Al₂O₃薄膜可以有效地防止离子反馈，但给管子成像质量带来了严重影响，使得图像模糊，信噪比降低等。提出了从本质上解决器件寿命问题的有效措施是将光电阴极与显示屏进行真空隔离，以实现光电阴极无离子反馈的轰击。     

光电成像系统性能模型的研究分析

论述光电成像系统性能模型研究的作用和重要意义。对光电成像系统中最具代表性的微光夜视系统和热成像系统的性能模型进行了重点研究。详细分析微光夜视系统和热成像系统性能模型研究发展的过程和历史，分别指出微光夜视系统和热成像系统现有性能模型存在的局限和不足。介绍作者新提出的人眼“量子探测器和线性滤波器综合视觉模型”和新导出的微光夜视系统视距探测方程。在对热成像系统现有的探测理论和性能模型分析研究的基础上。提出普遍适用于一代、二代热成像系统的新的阈值预测理论、视距探测方程和性能模型的设想。     

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。     

微光物镜设计中最佳波段及滤光片的选择

为了提高微光夜视仪器的鉴别能力,本文探讨了微光物镜设计中合理选择最佳工作波段及截止型滤光片的一种图解分析法,并叙述了微光物镜的工作概况,景物的辐射特性和阴极面的相对灵敏度,还提供了几种典型光电阴极对景物的光电流密度响应差分布曲线。以S_(25)光电阴极在月光下观察景物(树叶、暗绿漆)的光电流密度响应差分布曲线为例,运用积分概念并根据曲线直观地分析了加入截止型滤光片对提高光电阴极初始对比度的效果,提出一种提高夜视仪器对景物的鉴别能力的途径,并利用光电阴极对景物的光电流密度差分布曲线,综合分析微光物镜设计中选择的最佳波段及与滤光片的匹配关系。     

夜视象增强器

三代18mm 微道板薄片象增强器是为微光夜视应用设计的。高效 GaAs 光电阴极与7056玻璃输入窗口粘接在一起,有一个微道板电流放大器和荧光屏。光电阴极对580—820nm 的微光和红外图象很灵敏。光电阴极的电子图象近贴聚焦在微道板上并几乎无畸变的被放大。微道板的电子图象被近贴聚焦在绿色 P—20荧光屏上,此荧光屏沉积在     

自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响

定量分析了自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响。结合系统信号响应特性,建立了自动亮度控制作用后强光能量与系统成像对比度的关系模型;充分考虑系统动态范围、增益特性、灰度量化等因素,建立了自动亮度控制电路作用后系统响应特性的定量表征模型。基于上述模型,建立了引入自动亮度控制后强光作用微光系统成像的数字仿真模型,并基于模拟输出图像定量分析了不同能量强光对系统侦察性能的影响。理论分析及实验仿真结果表明:自动亮度控制的引入,能够扩大微光系统的动态范围,增强微光电视系统的适用性,但同时导致系统随着强光光亮度增大,成像灰度及对比度下降,侦察性能下降。     

递变能量X射线高动态融合图像的灰度表征算法研究

递变能量X射线成像,通过获取并融合图像序列实现动态范围扩展,完整再现了检测对象的结构信息.但是在融合过程中往往是以质量优化为目的,忽略了与实际高动态成像的灰度映射正确性,从而不能保证图像信息与实际物体信息的物理匹配性.因此,本文提出了递变能量X射线高动态融合图像的灰度表征算法.该算法首先以标钢质准楔形试块为对象,将不同电压下的融合图像作为输入数据,直接采集高动态成像图像作为输出数据,利用神经网络方法构建递变能量成像的灰度表征模型.同时针对不同于训练对象的材料,对灰度表征模型进行修正,实现了不同材质的灰度正确表征,进而实现了低动态图像序列融合图像的正确表征.以12和16 bit成像系统进行实验,结果表明,利用12 bit探测器通过变电压采集图像序列,经图像融合、灰度映射及灰度校正,达到了16 bit探测器的成像效果,且满足灰度对应关系,有效拓展了成像器件的动态范围.     

基于增加光电子积分时间的磁镜装置研究

阐述了提高微光成像系统低照度探测极限的本质是需保证成像系统对光信号足够的积累时间,从理论上指出降低CCD温度实现低照度探测的局限性和实现技术的复杂性后,提出在光阴极与光电子接收器(屏靶)之间耦合一个磁镜装置(即微通道电子瓶板结构)作为一种新的光电子接收器,即可有效保证图像信号的积分时间,提高成像系统的探测信噪比,达到拓展微光成像系统低照度探测极限的目的。论证了磁镜场的物理机理,并用计算机模拟显示出了预期的结果。该方案在常温下能实现当前微光成像系统低温探测灵敏度极限10-11lx的目标。     

车载鱼眼成像系统的运动矢量检测方法

在复合成像侦测系统中,鱼眼成像系统的超大视场突破了"旋转扫描"和"多镜头拼接"的设计常规,采用固定凝视的方式对整个半球空域的目标进行搜索.然而在车载环境下,车体运动将导致输出的图像序列不稳定,影响观察效果,甚至会引起黄斑成像系统跟踪偏差.根据鱼眼成像系统的工作特点,通过利用熵值理论确定出图像信息最为丰富的区域,探讨了一...     

Modulation transfer function characteristic of uniform-doping transmission-mode GaAs/GaAlAs photocathode

The resolution characteristic can be obtained by the modulation transfer function (MTF) of a GaAs/GaAlAs photocathode.After establishing the theoretical model of GaAs(100)-oriented atomic configuration and the formula for the ionized impurity scattering of the non-equilibrium carriers,this paper calculates the trajectories of photoelectrons in a photocathode.Thus the distribution of photoelectron spots on the emit-face is obtained,which is namely the point spread function.The MTF is obtained by Fourier transfer of the line spread function obtained from the point spread function.The MTF obtained from these calculations is shown to depend heavily on the electron diffusion length,and enhanced considerably by decreasing the electron diffusion length and increasing the doping concentration.Furthermore,the resolution is enhanced considerably by increasing the active-layer thickness,especially at high spatial frequencies.The best spatial resolution is 860 lp/mm,for the GaAs photocathode of doping concentration 1 × 10 19 cm 3,electron diffusion length 3.6 μm and the active-layer thickness 2 μm,under the 633-nm light irradiated.This research will contribute to the future improvement of the cathode’s resolution for preparing a high performance GaAs photocathode,and improve the resolution of a low light level image intensifier.     

飞秒电子衍射系统中调制传递函数的理论计算

主要介绍了飞秒电子衍射系统的组成及设计指标. 包括光电阴极、电子聚焦系统、电子偏转系统、双微通道板(MCP)电子探测器等，并给出了基本的设计思路、设计结果. 光电阴极是由位于蓝宝石晶体上面的银膜构成，为了获得足够小的电子束斑以及减小电子上靶时的角度，紧贴栅极后放置一个100μm的小孔，对电子束的形状和大小进行限制. 采用磁电子透镜进行聚焦，电子衍射图样由放置在样品后面的双MCP像增强器进行探测. 在设计计算时，用Monte Carlo方法对光电子的初能量、初角度以及初位置分布进行抽样，用有限元法计算磁透镜 关键词： 飞秒电子枪 有限元法 Monte Carlo模拟 调制传递函数     

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。     

使用曲面微通道板和感应电荷位置灵敏阳极的软X射线-极紫外光子计数成像探测器研究

本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先,建立了光阴极材料次级电子产出模型,利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出,分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置,并推导出MCP量子探测效率的计算公式,测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次,建立了球面实芯微通道板的制备装置,利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP,利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极,在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次,研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路,编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后,建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置,对研制出的探测器性能进行了检测,检测结果表明:探测器的各项技术指标完全满足要求。     

Influence of built-in electric filed on the energy and emergence angle spreads of transmission-mode GaAs photocathode

In order to research the transport characteristic of photoelectrons in different-structure transmission-mode GaAs photocathodes, the energy and emergence angle spreads of photoelectrons reaching the band-bending region are calculated and the photoemission properties are analyzed. Based on the established atomic configuration models and ionized impurity scattering formulas of the uniform-doping and exponential-doping photocathodes, the trajectories of photoelectrons in different GaAs photocathodes have been calculated. The results show that, the emergence angle spread of the exponential-doping photocathode is more centralized than that of the uniform-doping one. The influence of the built-in electric field on the photoemission is obvious in the short-wave region. The built-in electric field not only increases the quantum efficient, but also improves the resolution of photocathode. This research can be propitious to investigate the photoemission mechanism, and to analyze the effect of the excited photoelectrons on the image intensifier performance.     

光电子的初能量分布与角度分布

本文利用了Nottingham关於透射系数的经验公式,将DuBrige的不考虑反射效应的光电子初能量分布理论加以推广。由於详细地考虑了表面位垒对发射出来的电子所起的折射作用,因此不仅讨论了光电子的初能量分布与法线能量分布,而且也讨论了角度分布。这些讨论都假定发射面是理想的金属表面,没有碎鳞效应;金属内部的电子满足费密-狄喇克(Fermi-Dirac)统计分布;并假定入射光为固定强度的非偏振的单色光。本文中所获得的光电子初能量分布公式相当简单,而且比已往的理论更符合实验结果。光电子的角度分布曲线呈蛋状,大的一端向外,这舆Ives的实验结果相符。如果表面的反射效应不存在,那么角度分布满足馀弦定律。其他如光电流的光谱分布、球形电容器(其中心的小电极为光电阶极)在阻滞场下的伏-安特性曲线的理论公式,以及法线能量分布和理想平行板电容器在阻滞场下的电压-雷流特性曲线的理论公式也都曾加以讨论。