微光像增强器荧光屏测试系统的研究

为了评价微光像增强器在封装前各组成部分的性能,设计并研制了微光像增强器荧光屏测试系统。阐明测试系统的构成以及设计的关键技术,采用数学建模的方法确定热电子发射源的形状。研究了亮度均匀性校正,给出荧光屏发光均匀性、亮度、发光效率和余辉的测试方法。该仪器可以广泛应用到各种型号的荧光屏的研究和生产领域。     

基于自动亮度控制模型的门控型微光像增强器荧光屏亮度研究

为研究三代像增强器在强光环境下的有效保护措施,设计了一种基于荧光屏电流反馈来实现高照度环境下的自动亮度控制模型,并对该模型进行了仿真分析。制作了荧光屏亮度测试系统,对依托高照度自动亮度控制模型制作的门控电源像增强器进行了测试实验。通过测试像管响应时间和稳定时间,对像增强器门控电源在突发强光下产生理想控制效果的速度以及荧光屏亮度稳定的速度进行了分析。实验结果表明,荧光屏亮度变化趋势与仿真结果基本吻合,并且实验得到的荧光屏亮度曲线可以准确的反映门控电源的工作状态,为后续像增强器门控电源的性能测试提供了技术支持。     

像增强器的荧光屏亮度均匀性测试的校正法研究

像增强器荧光屏亮度均匀性参数是判断其性能好坏的一个重要技术指标。设计了一种测试系统来测试它的亮度均匀性参数。该系统利用标定过的具有均匀亮度的荧光屏(裸屏),以标准像增强器的图像作为标准来校正面源电子枪。由于校正后的面源电子枪仍然存在误差,所以具有均匀亮度的荧光屏(裸屏)的图像不可能是完全均匀的,呈现边缘暗中间亮。分析其图像的亮度曲线,建立校正函数,改变校正函数中的调节系数,直到计算机上显示出图像均匀为止,这时可得出系数确定的校正函数。首先利用校正后的电子枪轰击待测荧光屏,采集其图像,以确定的校正函数对其进行修正,然后观察由计算机显示出的图像是否均匀,从而判断待测荧光屏的均匀性。     

一种新的微光像增强器综合测试系统

描述一种具有单一光源的微光像增强器综合测量系统，系统可以测试微光像增强器光量子类的阴极光灵敏度、辐射灵敏度、亮度增益，等效背景照度、输出信噪比、亮度均匀性和几何类的分辨率、畸变、图像同轴性、中心放大率等指标，系统对各个指标测量的不确定度优于５％。     

光子计数法测量微光像增强器背景噪声分布特性

针对微光像增强器噪声特性,理论上分析了微光像增强器背景光子噪声特点。设计了采用光子计数法及使用类针孔微弱光照度计对微光像增强器的背景噪声进行测量的方案。在三代微光像增强器信噪比测量装置中,采用类针孔微弱光照度计对微光像增强器无光照时荧光屏上Ф0.2 mm光斑的照度进行了测量实验。对于空间特性,以荧光屏中心点为圆心的同心圆上照度值不均匀性小于1%;对于时间特性,在微光像增强器工作大约270 min后,荧光屏中心点照度值会达到稳定状态。以各个空间点和时间点照度值为基础分析了无光照时像增强器背景噪声在时间和空间的分布特性,为评价微光像增强器的噪声特性提供了数据支持。     

紫外像增强器分辨力和视场质量测试技术研究

为了对紫外像增强器的光学成像特性和视场质量进行分析,提出一种紫外像增强器分辨力和视场质量的测试方法。该方法是在具有典型波长254 nm的紫外光辐射光阴极的条件下,给像增强器施加工作电压,将测试分划靶聚焦在同轴反射式光学系统的焦面上,图像被缩小3倍并成于像增强器荧光屏上,通过调节物镜和目镜将图像调节清晰可见,借助放大30倍的视频显微镜观察图像能分辨的最低线对就是分辨力;用数码相机对荧光屏所成像进行拍照,经图像处理软件对所成像进行疵点大小和分区划分,给出视场质量测试结果。通过建立该测试装置,进行试验和结果分析,测量精度约5%。     

面源电子枪灯丝的热均匀性分析和设计

测试像增强器荧光屏的亮度均匀性，需要能够发射均匀电子的面源电子枪，设计面源电子枪要对灯丝各点发射的电子数量、电场分布、电子轨迹,以及均匀电子垂直轰击荧光屏几个方面进行理论分析和计算。指出在真空系统中面源电子枪灯丝的热均匀性是使灯丝各点发射的电子数量相等的先决条件，也是灯丝造型设计首先要解决的问题。在真空系统中，热辐射是影响面源电子枪灯丝各点温度的主要因素。参考相关资料，对热辐射均匀性进行了理论分析，推导出3种几何形状的热辐射公式；通过计算和比较，得出了锥状螺旋灯丝的热平衡较好的结论，为下一步电场分析和电子轨迹分析做好了准备。     

基于P31荧光粉的像增强器余辉测量方法研究

荧光屏余辉在高帧频速光子计数等系统应用中起着决定性作用。GJB 7351-2011《超二代像增强器通用规范》荧光屏余辉试验方法中规定光脉冲作为激励源,该方法中光脉冲激励源停止后光源照度下降缓慢,造成在短余辉粉（μs级）和中余辉粉（ms级）的余辉时间测量中测试结果不准。针对该问题,提出了一种在光照持续工作状态下,用光电阴极电压脉冲信号作为激励源的荧光屏余辉测试方法,该方法中光电阴极超快响应时间（一般为1 ns左右）和脉冲电压信号的较短边沿时间（一般可控制在10 ns以内）特性改善了激励源自身时间响应对荧光屏余辉测试结果准确性带来的影响。基于该方法建立了一套微光像增强器荧光屏余晖测量装置,对P31荧光粉的国产三代微光像增强器余辉进行了重复性测量,对测量不确定度进行了误差分析,其扩展不确定度为3.2%,达到了传统光电测试仪器的准确度要求,可满足微光像增强管荧光屏余辉测量的要求。该研究成果为更高性能产品提供了一种检测手段。     

三代微光像增强器分辨力自动测量系统

传统的像增强器分辨力测量通常采用目视观察法,但目视法受人的主观因素影响,测量准确度不高。为改善目视观察法带来的弊端,设计了三代微光像增强器分辨力自动测量系统。系统中选用了科学级制冷型CCD与计算机构成观测系统,采集微光像增强器荧光屏上的分辨力靶图像通过计算机进行图像处理和软件分析计算,得出三代微光像增强器分辨力,并与人眼观测结果进行比较。     

三代微光像增强器亮度增益测量装置

 微光像增强器是微光夜视仪的核心器件,它是微光夜视整机性能和价格的决定因素。微光像增强器是在微弱的光线下工作的 ,因此必然是光能放大器。亮度增益是评价微光像增强器光电性能的一个重要参数,它直接影响了微光整机的性能,因此,对像增强器的亮度增益测试技术的研究具有重要意义。文中介绍了三代微光像增强器的亮度增益测量原理和装置,并对测量结果进行了不确定度评定。     

紫外像增强器辐射增益测试系统设计

针对辐射增益是紫外像增强器的主要性能参数,决定着紫外像增强器的综合性能,提出一种用于测试紫外像增强器辐射增益的测试仪,测试波长范围为200 nm~400 nm,亮度测量视场角可选(1/8)、(1/4)、(1/2)、1、2、3。通过改变微通道板电压、阴极电压和荧光屏电压等参数,完成对紫外像增强器的辐射增益测试,测试结果表明:测试曲线变化趋势和紫外像增强器的工作特性相吻合,入射紫外辐射强度调节范围为10-11W/cm2～10-7W/cm2,辐射计最低探测强度可达10-11W/cm2,最低亮度探测阈值可达310-4cd/m2,辐射增益测试重复性优于8%。     

微通道板像增强器动态范围测试技术研究

研究了微通道板像增强器动态范围特性，分别分析了以亮度增益、信噪比和分辨力等参数作为判断微通道板像增强器动态范围依据的可行性，形成了以分辨力和输出亮度为评判依据的微通道板像增强器动态范围测试方法，搭建了相应的动态范围测量装置，并对测量装置的组成部分进行了限制设计。对微通道板像增强器动态范围测试装置的分析显示：建立的测量装置可以实现10-5～103lx的较宽动态范围测量，能够满足微通道板像增强器动态范围测试的要求。     

紫外像增强器辐射灵敏度测量系统

紫外像增强器是紫外探测系统的核心器件,是一种电真空成像器件,可将微弱的紫外光图像转换并增强为肉眼可见、亮度可见的光图像,其研制与应用是微光夜视技术的重要发展方向。辐射灵敏度是评价紫外像增强器的重要参数,直接决定了紫外探测系统的性能。介绍了紫外像增强器辐射灵敏度的测量原理,采用紫外辐射光源、光栅单色仪系统、测试暗箱、微电流计、计算机及测量软件组建了辐射灵敏度测量系统。对3只紫外像增强器在260 nm、280 nm及320 nm波长下的辐射灵敏度进行了测量,并分析了其测量不确定度。该测量系统的建立,将辐射灵敏度测量系统的光谱范围拓展至200 nm～400 nm,弥补了现有系统的不足,具有广泛的应用前景。     

照度对测量三代微光像增强器MTF的影响分析

通过探讨像增强器MTF测试仪用光源的出射光照度对测量结果的影响,对透过测量狭缝的光强分布进行了分析.调节狭缝面的入射光照度,对不同照度作用下的调制传递函数进行了对比测量,经与微光像增强器的饱和输出亮度比较,得出:三代微光像增强器的MTF测试值随入射光照度分布呈抛物线分布,其最大值与微光像增强器的自动亮度控制特性有关.适当选择入射光照度,可确保被测像增强器既有足够的输出信噪比,而不进入饱和区域.     

像增强器增益对输出信噪比影响的分析

针对传统上像增强器输出信噪比测试条件的不完备性,阐述了亮度增益对输出信噪比的影响,在不同增益条件下利用设计的像增强器信噪比测试仪对输出信噪比进行了测试,验证了在输出信噪比测试中亮度增益标定的必要性。     

基于机器视觉的微光夜视仪整机检测系统设计

设计并研制了微光夜视仪整机检测系统,采用CCD器件作为被检仪器输出图像的探测接收器,可在微光夜视仪完整状态下对像增强器进行检测。提出微光夜视仪整机状态下像增强器性能的检测参数,并分析了其检测原理与综合测试方法。通过对检测仪的伸缩式结构、光学系统、CCD选型和检测软件算法等部分进行设计,实现了一台检测仪能够对视场中心分辨力、亮度增益、视场亮度均匀性及视场亮度稳定性等多个性能参量的测试。试验结果表明,检测系统的测试误差在3%以内。     

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.     

像增强器MTF测量理想像面选择方法研究

为了能够获得准确的调制传递函数测量结果,对测量系统中投射图像的理想成像面进行选择性调节。通过对微光像增强器调制传递函数测量系统光学成像性质的深入分析,讨论了光学系统的像差特性,利用平均中点取值法实现了微光像增强器调制传递函数测量中对理想成像面的选择。通过与微光像增强器已有测量结果的对比,证明所述方法能够保证微光像增强器调制传递函数测量的准确性。     

一种改善直耦增强数码相机静态成像时间响应特性的方法

理论上分析了CIDC1816型直耦增强数码相机在采集静态图像过程中像增强器阴极电压衰减时间对电子光学系统横向位移的影响.实验证明了阴极电压衰减时间会对荧光屏亮度衰减时间产生影响.提出了利用电子开关的高速响应特性来减小阴极电压衰减时间,以改善该类型相机时间响应特性的方法.研究表明,当外界光照条件大于10-4 lx时,阴极电压衰减时间由80~130ms减小到50~60ns,电子光学系统的横向位移受阴极电压衰减特性的影响减小,荧光屏亮度衰减时间由12~26ms减小到了3~4ms.研究结果证明了该方法能够有效地减小像增强器阴极电压衰减时间和荧光屏亮度衰减时间,为提高该类型相机静态成像质量提供参考.     

大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术研究

以光度学为理论基础,研究了大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术。论述了600~800mm非对称、双半球不等半径积分球的设计方案。对像面均匀性测试系统的积分球出口进行了测试,出口处的照度不均匀性不高于2.3%,照度不稳定性不高于2.7%,积分球后半球内表面的亮度不均匀性不高于4.4%。在对测试结果进行误差分析的基础上,对大视场CCD摄像机进行了实际测试。结果表明,该装置可广泛应用于光电成像系统的像面均匀性测量。