夜间目标特性与微光夜视

对夜间目标亮度分布特性、外形尺寸特性和与背景的对比度特性进行分析，并给出测量数据。分析微光夜视系统对目标特性的改变，探讨提高微光夜视性能的对策。     

MCP参数对微光像增强器分辨力影响研究

为了全面分析微通道板(MCP)参数对微光像增强器分辨力的影响,利用电子散射理论分析了MCP输出电子横向散射和MCP非开口面的电子散射情况,得到了MCP通道间距、输出电极结构和开口面积比等参数对微光像增强器分辨力的影响.分析结果指出:通过减小通道间距、采用MCP输出面镀多层电极或增加MCP输出端电极深度实现减小MCP输出电子横向扩散、增加开口面积比等,提高整个微光像增强器的分辨力.试验证明该方法有助于提高微光像增强器分辨力.     

微光像增强器常用荧光粉性能研究

荧光粉是微光像增强器荧光屏的关键材料,可将电子图像转换为可见光学图像,其性能对像增强器的分辨力、发光光谱、调制传递函数、余辉等性能有重要影响。针对国内外目前像增强器的发展情况,就国内外像增强器荧光屏常用的P20((Zn,Cd)S∶Ag)、P22(ZnS∶Cu,Al)、P31(ZnS∶Cu)、P43(Gd₂O₂S∶Tb)和P45(Y₂O₂S∶Tb)开展相应的性能对比研究,分别对这5种荧光粉的物相结构、光谱特性、发光效率及分辨力等性能进行了表征,分析了不同种类荧光粉的适用条件。结果表明:这5类常用荧光粉对于像增强器的不同性能提升各有贡献,其中分辨力较高的为P43荧光粉,发光效率较高的为P22荧光粉,而人眼观测舒适度最好的则为P45荧光粉。鉴于对微光像增强器高性能的要求,在选用微光像增强器用荧光粉时可选用综合性能较为优越的P22和P43荧光粉,也可根据像增强器的具体性能要求及实际使用需求选用合适的荧光粉种类。     

基于夜天光光谱匹配的微光像增强器信噪比研究

针对现有微光像增强器的信噪比实验室测试结果无法准确描述其在实际夜天辐射条件下工作时信噪比的问题,依据光阴极与夜天光光谱匹配关系和光量子噪声起伏理论推导了微光像增强器的输出信噪比理论计算模型.在基于典型微光像增强器参数对模型验证的基础上,计算了典型超二代和三代像增强器在实际夜天辐射条件下工作时的信噪比.结果表明,实际夜天...     

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。     

微光像增强器的进展及分代方法

介绍了微光像增强器的主要性能指标及其对系统成像的影响。分析了像增强器按技术分代和按性能水平分代的方法。针对欧洲的超二代以及美国的三代/超三代像增强器的主要技术指标,说明了按性能分代的合理性。结果表明,这种分代方法在军用和民用领域的应用中对如何正确地选择像增强器具有实际意义。     

远紫外像增强器光谱响应特性研究

利用星载光学仪器对极光在远紫外波段进行形态探测是研究沉降粒子能量等空间环境参数的重要手段,而远紫外像增强器是进行空间极光远紫外形态探测仪器中所必不可少的光电成像器件,其性能的优劣将直接影响整个仪器的工作情况,其中光谱响应特性是像增强器的重要的特性之一。采用同步辐射真空紫外波段光作为光源,利用光电倍增管和硅光二极管分别测量同步辐射和像增强器光强,我们对研制的远紫外像增强器在135～250 nm波段范围进行了光谱响应测试,测试结果表明该器件在140～190 nm范围内有较好的响应,响应峰值在160 nm左右,符合远紫外极光成像探测的应用要求。     

用光电倍增管测量微光像增强器噪声

在微光像增强器成像中，迭加在图像上的时空域噪声，不仅限制系统的可工作最低照度，而且使显示图像有随机蠕动颗粒闪烁的外观。随着低噪声、高增益的光电倍增管的出现，比较精确地测量微弱光信号成为可能。在此基础上提出了采用光电倍增管来测试像增强器信噪比的方法。实验中发现，这种方法能比较准确并直观地反映像增强器噪声的大小。     

基于微光像增强器的偏振成像系统设计与实验

为验证用微光像增强器实现偏振成像的可行性,根据偏振成像原理,设计了基于分时型偏振成像技术的微光偏振检偏器。选用三代像增强器和高动态范围数字CCD,设计了相应大口径成像物镜和中继光学耦合透镜,获得了高透过率、高调制函数（MTF）的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡,编写了相应图像处理软件,实现了实验室和野外微光条件下的人造目标和自然景物的偏振探测成像。结果表明,原始图像中目标与背景对比度之比为1.35,基于微光像增强器的偏振成像系统的目标与背景对比度之比为2.35,微光偏振成像能够提高夜间环境下人造目标和自然背景的对比度。     

紫外像增强器光谱响应特性测量方法研究

为了能及时测量自制紫外像增强器的光谱响应特性，设计了一套简便的测量紫外像增强器光谱响应的系统。该系统由专用光源室、光栅光谱仪、直流稳压电源、皮安电流计4部分构成。用光栅光谱仪配套软件直接读出光源每个波长对应的辐射功率；用皮安电流计直接测量出各个波长的光照射光阴极时光阴极产生的光电流，然后求出这2个比值并用Microsoft Excel 2003进行处理，得到光电流与波长变化的曲线，即相对光谱响应曲线。从曲线可以看出，该紫外像增强器的光谱响应范围为200nm～340nm，峰值响应在270nm附近，表明该紫外像增强器具有日盲特性。测试结果表明：系统不确定度＜10%。     

微光像增强器信噪比与MCP电压关系

为了揭示微通道板电压的变化对微光像增强器信噪比的影响,进一步优化像增强器的性能,分别测试出超二代和三代微光像增强器的信噪比随微通道板的电压变化曲线,前者在微通道板电压为600 V～800 V时,信噪比单调增加到25.9,在800 V～900 V时,信噪比在25上下震荡并呈下降趋势,在900 V～1 000 V时,迅速下降到21.8;而后者当MCP电压在800 V～1 000 V时,单调增加到27.87,在800 V～1 180 V时,则在26.61～28.66之间震荡.通过对微通道板噪声因子的理论分析,指出进一步降低微通道板噪声因子,改善微光像增强器信噪比的方法.     

微光像增强器近贴距离在线测试方法研究

鉴于近贴距离尤其第一近贴距离是影响分辨力最重要的因素,提出一种新的微光像增强器近贴距离在线测试方法。应用平行平板电容器原理,通过测量阴极面和微通道板输入面之间的电容值来测量第一近贴距离。利用多组电容值和第一近贴距拟合出二者的函数关系式,通过精度分析,对函数关系式进行了修订及验证,测量最大偏差11.9%,满足精度要求。借助在线监控测试第一近贴距离,使压封过程处于受控状态,以便实现近贴距离的精密调控,达到提高微光像增强器分辨力的目的。该方法可推广到其他小间距的在线监控测试。     

微光像增强器光阴极灵敏度理论极限问题研究

光阴极灵敏度(量子效率)是微光像增强器最重要和最基本的性能参数之一,它决定着微光成像系统在低照度下的视距和图像清晰度。根据半导体光电发射物理模型及普朗克黑体辐射理论,简介了光电发射5个环节（光子不完全吸收、GaAlAs/GaAs后界面、GaAs光阴极激活层体特性缺陷、GaAs光阴极表面位垒和GaAs光阴极-MCP之间近贴电场电子隧道效应）对光阴极量子效率的影响,给出了相关数学表达式。在假定5个环节子量子效率均为100%的前提下,估算出蓝延伸GaAs光阴极在（0.41～0.93）μm波段内的极限积分灵敏度,其值为6569μA/lm。文末,对此结果的意义给予评价。     

微光像增强器积分灵敏度单次测量误差分析

为了提高批量微光像增强器性能参数的测试速度,通常采信单次测试数据作为测量结果。在该情况下,参数单次测量结果的误差将直接决定性能评价结果的准确性。以微光像增强器积分灵敏度的参数测试为例开展单次测量误差评定,通过对微光像增强器积分灵敏度的测试方法、测量装置、数据计算等误差情况进行综合分析,计算得到的积分灵敏度单次测量最大误差为6.7%;在该基础上,提出了采用更高加工精度光阑、对入射光测量位置进行修正以及阶段性辅助参量重复性测量校对的积分灵敏度单次测量误差控制方案。研究结果对微光像增强器批量化快速测试具有重要的指导意义和参考价值。     

微光像增强器光晕消失时间测试方法

光晕（halo）效应对微光像增强器探测的应用造成了不利影响且不可避免。微光像增强器的光晕消失时间缺乏测试方法,因此提出了基于数字目视的光晕消失时间测试系统。该系统通过开关电源给LED光源提供频率为25 Hz、占空比可调的脉冲信号,利用高帧率相机连续采集1 500张像增强器经直径为3.5 mm小孔后的图像,其中包含若干个完整的明暗周期。通过重复计算标准差,去除偏离平均值的周期序列来优化周期信息,获得亮暗周期内光源熄灭的图片索引,同理可获得光晕消失的图片数量,从而计算得到光晕消失时间。编号为GZ318118A的像增强器光晕消失时间为3.33 ms。测试结果表明,测量装置的重复性为0.863%,可以对光晕消失时间进行有效测试。     

三代微光像增强器信噪比测量技术研究

微光像增强器是微光成像技术中的核心部件,微光像增强器的信噪比是像增强器的重要参数之一,它可以定量表征像增强器在探测弱辐射图像时的性能,可综合反映空间因素和时间因素对探测图像特性的影响。介绍了微光像增强器信噪比的测量原理和装置,测量装置采用精确的微孔光阑、可变光阑及共轭对称透镜系统,实现直径为0.2 mm的特定光斑投射在像增强器光阴极面上。采用光子计数技术,通过研究小探测面（探测直径小于4 mm）微弱光照度标定方法,解决了针孔微弱光照度的准确标定与直径为0.2 mm信噪比光源照度准确测量。     

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。     

微光像增强器信噪比理论极限问题研究

信噪比是微光像增强器的重要参数之一,其值的高低决定着微光成像系统在低照度条件下的探测距离和图像清晰度。根据线性系统信噪比链理论, 借助系统噪声因子关系式,分析了微光像增强器的理论极限信噪比(S/N)_limit。在系统各级不附加任何噪声（即N_F=1）,或仅受输入光子及光电子数涨落噪声限制的理想条件下,给出像管不同量子效率（η）之最大信噪比(S/N)_limit的表达式;在η=1的极限情况下,求得该像管的理论极限信噪比(S/N)_limit≤64。     

微光像增强器钽—钛吸气剂性能分析

结合微光像增强器制管工艺,对二代微光管所用的钽,钛吸气剂性能进行了研究。结果表明,合理地选择了吸气激活工艺,对提高微光像增强器总体性能和器件寿命是很重要的。     

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。