微光夜視技術(shù)

1、微光夜視儀技術(shù),一、簡介,微光夜視技術(shù)致力于探索夜間和其它低光照度,時目標圖像信息的獲取、轉(zhuǎn)換、增強、記錄和,顯示。它的成就集中表現(xiàn)為使人眼視覺在時域、,空間和頻域的有效擴展。,在軍事上，微光夜視技術(shù)已實用于夜間偵查、,瞄準、車輛駕駛、光電火控和其它戰(zhàn)場作業(yè)，,并可與紅外、激光、雷達等技術(shù)結(jié)合，組成完,整的光電偵查、測量和警告系統(tǒng)。,微光夜視技術(shù)的發(fā)展以,1936,年,P.G?,rlich,發(fā)明,銻銫,(Sb-Cs),光電陰極為標志。,A.H.Sommer1955,年發(fā)明了銻鉀鈉銫,(Sb-K-Na-Cs),多堿光電陰極,(S-20),，使微光夜視技術(shù)進入實質(zhì)性發(fā)展階段。,1958,年光纖面板

2、問世，加之當時熒光粉性能的,提高，為光纖面板耦合的像增強器奠定了基礎(chǔ)。,62,年美國研制出這種三級及聯(lián)式像增強器，并,以次為核心部件制成第一代微光夜視儀，即所,謂的“星光鏡”,AN/PVS-2,并用于越戰(zhàn)。,62,年出現(xiàn)了微通道電子倍增器，,70,年研制出,了實用電子倍增器件,MCP-,微通道板像增強器，,并在此基礎(chǔ)上研制了第二代微光夜視儀。,70,年代發(fā)展起來的高靈敏度攝像管與,MCP,像增,強器耦合，制成了性能更好的微光攝像管和,微光電視。,82,年英軍在馬島戰(zhàn)爭中使用，取,得了預期的夜戰(zhàn)效果。,65,年,J.Van Laar,和,J.J.Scheer,制成了世界上第,一個砷化鎵,(GaA

3、s),光電陰極。,79,年美國,ITT,公司研制出利用,GaAs,負電子親和勢光電陰極,與,MCP,技術(shù)的成像器件（薄片管），把微光夜視儀,推進到第三代，工作波段也向長波延伸。,60,年代研制出的電子轟擊硅靶,(EBS),攝像管和,二次電子電導,(SEC),攝像管與像增強器耦合產(chǎn)生,第一代微光攝像管。,80,年代以來，由于電荷耦合器件,(CCD),的發(fā)展，,不斷涌現(xiàn)新的微光攝像器件。像增強器通過光纖,面板與,CCD,耦合，做成了固態(tài)自掃描微光攝像,組件，和以它為核心的新型微光電視。,二、黑天輻射基礎(chǔ),黑天輻射來自于太陽、地球、月亮、星球、,云層、大氣等自然輻射源。,1,、自然輻射,太陽,直徑：

4、,1391200,公里,輻射類似于色溫為,5900K,的黑體輻射,輻射之地表的光波范圍,0.33,?,m,可見光區(qū),0.38, 0.76,?,m,更為突出,月亮,輻射有兩部分,:,反射太陽的輻射,;,自身輻射,.,月亮自身輻射與色溫為,400K,的黑體輻射相似,地球,輻射有兩部分,:,反射的太陽輻射，,峰值在,0.5,?,m,附近,;,自身的輻射,峰值約波長為,10,?,m,。夜間以,后者為主。,顯然，地球自身的輻射大部分在,8,?,14,?,m,的遠紅,外，正好是大氣的第三個窗口。,星球,貢獻較小，照度為,2.2,?,10,-4,lx,，約為無月夜空光,量的,1/4,。,大氣輝光,大氣輝光產(chǎn)

5、生于地球上空約,70,?,100km,高度的大,氣層中，是夜天輻射的重要組成部分，約占無,月夜天光的,40%,。,陽光中的紫外輻射在高層大氣中激發(fā)原子，并,與分子發(fā)生低頻率的碰撞，是產(chǎn)生大氣輝光的,主要原因。表現(xiàn)為原子鈉、原子氫、分子氧、,氫氧根離子等成分的發(fā)射。,其中波長為,0.752.5,?,m,的紅外輻射,則主要來自,氫氧根離子,的氣輝，它,比其它已知,的氣輝發(fā)射,約強,1000,倍。,2,、黑天輻射的特點,特點：,?,夜天輻射除可見光外，還包含豐富的近,紅外輻射。且無月星空天近紅外輻射為,主要成分。故偉光也是技術(shù)必須充分考,慮這一點，有效利用波長延伸至,1.3,?,m,的近紅外輻射。,

6、?,有月和無月夜天輻射的光譜分布相差較,大，滿月月光的強度比星光高出約,100,倍。,無月時各輻射的比例為：,星光及其散射光,30%,大氣輝光,40%,黃道光,15%,銀河光,5%,后三項的散射光,10%,3,、夜天輻射產(chǎn)生的景物亮度,三、微光夜視儀概論,以像增強器為核心部件的微光夜視器材稱,之為微光夜視儀。它使人類能在極低照度,(10,-5,lx),條件下有效地獲取景物圖像的信,息。,1,、組成與原理,主要部件：強光力物鏡、像增強器、,目鏡和電源。,從原理上看，微光夜視儀是帶有像增強,器的特殊望遠鏡。,微弱自然光由目標表面反射進入夜視儀,；,在強光力物鏡作用下聚焦于像增強器的光,陰極面（與物

7、鏡后焦面重合），即發(fā)出電,子；光電子在像增強器內(nèi)部電子光學系統(tǒng),的作用下被加速、聚焦、成像，以及高速,度轟擊像增強器的熒光屏，激發(fā)出足夠強,的可見光，從而把一個被微弱自然光照明,的遠方目標變成適于人眼觀察的可見光圖,像，經(jīng)目鏡的進一步放大，實現(xiàn)有效地目,視觀察。,2,、對各部件的技術(shù)要求,物鏡,：,為使像面有足夠的照度，物鏡應有盡可,能大的像對孔徑,(D/f),。,為了像增強器陰極上目標圖像照度均勻，,軸外物點的光線應盡量多地參與成像，,從而要求物鏡的漸暈系數(shù)盡可能大。,E,?,= kE,0,(cos,?,),4,E,?,-,軸外像點照度,k-,漸暈系數(shù),由于一般像增強器極限空間分辨力不高，,

8、為,30,?,40lp/mm,故要求物鏡具有很好的低,通濾波性能。,調(diào)制傳遞函數(shù),調(diào)制度,可見度,M = (I,max,-I,min,)/I,tol,調(diào)制度傳遞因子與空間頻率的函數(shù)關(guān)系,稱為調(diào)制傳遞函數(shù)。,MTF,Modulation Transfer Function,如希望其在,12.5,及,25lp/mm,頻率上分別有,MTF,?,0.75,及,MTF,?,0.55,的對比傳遞特性,.,像增強器,:,要求像增強器具有足夠高的亮度增益,G,L,.,相關(guān)最小光增益,Gm,?,4.33,?,10,3,/,?,2,?,-,人眼暗適應時量子效率,?,-,目鏡倍率,像增強器響應度應盡量高。,良好的光

9、譜匹配是像增強器能有效工,作的必要條件。這是指：光陰極光譜,響應與自然微光輻射光譜的匹配、熒,光屏輻射光譜與人眼光譜響應的匹配、,前級熒光屏與后級光陰極的光譜匹配,等。,由于自然熱發(fā)射等因素，像增強器總,會產(chǎn)生噪聲。噪聲在熒光屏上產(chǎn)生與之,相對應的背景亮度，從而限制了像增強,器可探測的最小照度值。此值叫等效背,景照度,(EBI).,通常為,10,-7,lx,數(shù)量級。,頻率傳遞性能應盡量好。作為一種低通,濾波器，像增強器的傳遞特性可用,MTF,曲線來描述。,MTF minMTF,i,頻率傳遞性能也包含了對光陰極中央?yún)^(qū),域空間分辨力的要求。,電源：,帶有自控熒光屏亮度的功能，反應時間為,0.1,秒

10、。,目鏡：,除具有放大作用外，其目鏡出瞳直徑與人,眼微光下的瞳孔直徑,(5,?,7.6mm),一致。,4,、第一代微光夜視儀,單級像增強器的亮度增益通常只有,50-100,，,太低不能用于軍事。故采用多級串聯(lián)的方,式。以滿足幾萬倍的光增益要求。,光纖面板耦合結(jié)構(gòu)：,入射、出射窗口均用光纖面板做成單級像,增強器，將它首尾相接耦合，構(gòu)成現(xiàn)常用,的光纖面板耦合三級級聯(lián)式像增強器，即,第一代像增強器。,在此，光纖面板可將球面像轉(zhuǎn)換為平面像,而完成級間耦合。,此外，它可將目標倒像正立過來，并實現(xiàn),10,4,量級的亮度增益，最高分辨可達,35,lp/mm,。,光纖面板：,有效傳光效率總是小于,1,。約為,

11、50%-60%.,根據(jù)需要，光纖面板端面可制成平面或凹,球面。其平,-,凹球面型面板可用于準球?qū)ΨQ,電子光學系統(tǒng)。,光纖面板可分為普通的、變放大率的錐形,光纖面板及其轉(zhuǎn)像作用的扭像光纖面板。,以光纖面板之間的光學接觸直接耦合傳像，,可提高傳遞圖像的導光效率；提供了采用,準球?qū)ΨQ電子光學系統(tǒng)的可能性，有利于,改善像質(zhì)。若采用錐形光纖面板，則可改,變傳像的倍率（放大或縮?。?；采用扭像,光纖面板可實現(xiàn)轉(zhuǎn)像。,多堿光電陰極,：,化學組分：,(Na,2,KSb)Cs,主體：,Na,2,KSb,Na,和,K,的比例為,2:1,含少量的銫，多晶薄,膜,。,在制成透射式光電陰極時，其厚度約為,0.1,?,m,

12、表面吸附著單原子銫層。實驗表明,，,光電陰極,(Na,2,KSb)Cs,中的銫含量高于單原子銫層的需要,量，這表明銫的作用不僅局限于表面效應，而,且有體效應特征。銫的引入使晶格常數(shù)由原來,Na,2,KSb,的,7.727,?,0.003,?,變?yōu)?(Na,2,KSb)Cs,的,7.745,?,0.004,?,。有利于在晶格中引入更多的,銻，使,p,型參雜濃度增加，導致表面能帶進一步,下彎，降低電子親和勢。由光電發(fā)射的長波閾,可推算出電子親和勢約為,0.55eV.,實驗表明，,(Na,2,KSb)Cs,光電陰極屬,p,型半,導體材料。在具有正電子親和勢的光電陰,極中，多堿光電陰極是光電靈敏度最高

13、的,一種（最高已達,700,?,A,?,lm,-1,),。,(Na,2,KSb)Cs,光陰極有多種類型。改進的多,堿光電陰極其厚度略有增加，故可有效地,利用光吸收特性。由于其光吸收系數(shù)隨波,長增大而變小，故可借厚度的調(diào)整來改善,其光譜響應特性。,例如：在有效逸出深度允許的范圍內(nèi)增加光電,陰極的厚度，可以提高其對長波段的光譜響應，,把光電陰極的長波閾延伸至,0.9,?,m,以上，且,積分靈敏度顯著提高，電子親和勢降至,0.3eV.,這類陰極在常溫下熱發(fā)射電流很小，,約,10,-16,A,?,cm,-2,電阻率較低，故可允許較大的,發(fā)射電流密度。,電子透鏡：,光電陰極將目標圖像變?yōu)殡娮訄D像。構(gòu)成電

14、子,圖像的電子在剛離開陰極時形成低速電流。在,外加的靜電場或電磁復合場的作用下，電,子流被強烈的加速和聚焦，以很大的能量,撞擊熒光屏，形成可見光圖像。由于這些,電磁場對于電子束的作用與光學透鏡對可,見光的作用一樣，故稱產(chǎn)生電磁場的裝置,叫電子光學系統(tǒng)，也稱電子透鏡。,電子透鏡分為雙平面近貼型、電磁復合聚,焦型和準球?qū)ΨQ型三種。,?,雙平面近貼型：光電陰極為物面，熒光,屏為像面，其間距小且為平面。兩者間,加有均勻靜電場。,?,電磁復合聚焦型：與,?,相同，只是在電,場方向又加以均勻磁場。,?,準球?qū)ΨQ型：理想的球?qū)ΨQ型靜電電子,透鏡系由球面光陰極和球形陽極組成，,二者為同心球面，形成中心對稱型電

15、場。,一般采用開孔陽極，使聚焦電子得以通,過。故稱準球?qū)ΨQ型電子透鏡。,在電子束中，電子受到電子間的相互排斥,力,F,e,及電子束產(chǎn)生的磁場的“會聚力”,F,m,的作用。,顯然，二者都與電子流的密度密切相關(guān)。,二,者的比為：,F,e,/F,m,= (c/v),2,由此式可知，因總有,c v,故電子束總是,趨于“發(fā)散”，使電子透鏡系統(tǒng)不能實現(xiàn)理想,的“聚焦”，即存在所謂的電子透鏡的像差。,例：加速電壓,10,4,伏，則電子速度為,0.2c,兩力的比為,25,。,由于電子透鏡系統(tǒng)與電子流密度無關(guān)，且由,于庫倫力本身的性質(zhì)，使得電子光學系統(tǒng)不,可能消除這種像差。,熒光屏：,常用于像增強熒光屏的材料有

16、兩種：,?,以硫化鋅為基質(zhì)參銀激活的,ZnS:Ag,?,以硫化鋅鎘為基質(zhì)參銀激活的,ZnS,?,CdS:Ag,熒光屏的底層是以這類晶態(tài)磷光體微細顆粒,(,直徑為,1,?,m),沉積而得到的薄層，其厚,度稍大于顆粒直徑，為,1,8,?,m,。顯然，顆,粒越細則圖像分辨率越高，但發(fā)光效率就,越低。一般取顆粒直徑與底層厚度相近。,底層厚度大有利于對入射電子的吸收，,但有,礙于熒光的有效射出。,熒光屏的表面附有一層鋁膜，厚度為,0.1,?,m,，,覆蓋在熒光粉上。其作用有三：,?,防止熒光反饋到光電陰極。,?,把光反射到輸出方向上。,?,保證熒光屏形成等電位面。,在不透光的前提下，鋁膜應盡量的薄。在充

17、,有氬氣狀態(tài)下蒸鍍的鋁膜為黑色膜，有利于,改善輸出圖像的對比度。,ZnS,?,CdS:Ag,為黃綠光熒光屏，其光譜分布,與人眼視覺特性匹配較好，故適用于目視。,它具有中短余輝和較高的發(fā)光效率,(,?,15cd/W),。,ZnS:Ag,為藍光熒光屏，適于攝影，,?,3cd/W,。,強光保護,：,強閃光被夜視儀物鏡聚焦，會產(chǎn)生很強的光陰,極發(fā)射，從而造成光陰極發(fā)生疲勞性損傷，或,永久性破壞。此外，光電子密度過大時，熒光,屏會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，易燒毀熒光材料。,例：,800m,距離處的穿甲彈爆炸，可在夜視儀,熒光屏上產(chǎn)生約,500W,mm,-2,的功率密度，,屏溫可達,500-1000,C,。一般熒光屏

18、可承,受的電子流為,10-200,W,mm,-2,。,?,熒光屏的保護,動態(tài)散焦法：,R = 100M,?,光照度,0.1lx,I 0.1,?,A,V,R,10V,光照度,?,10lx I,?,1,?,A V,R,?,100V,可使電子光學系統(tǒng)散焦。,若有強光，,I,可達,5 -,10,?,A,，,V,R,1000V,破壞成像效果，電子束的廣泛彌散使其到達,熒屏時密度下降，,從而保護熒屏。,電阻降壓法：,R -,幾百兆,光電流增大，,R,上壓降增大，供給像增強器的工作電壓隨,之變小，對光電流的增大趨勢產(chǎn)生抑制。,?,光陰極的保護,電阻降壓法實際上也起著保護光陰極的作用。,當,R,上壓降增大，供

19、給像增強器的工作電壓,隨之變小，使光陰極發(fā)射的電子不能被有效,的加速，則它們滯留在陰極區(qū)形成一個負電,荷阻擋區(qū)，阻礙陰極光電子的發(fā)射，從而保,證陰極不會產(chǎn)生疲勞發(fā)射和過量發(fā)射。,5,、第二代微光夜視儀,與第一代的根本區(qū)別在于微通道板,(MCP),在像增強器中的應用。,微通道板像增強器：,微通道板,MCP,：,電子倍增器,微通道板能對二維空間分布的電子束實現(xiàn),電子數(shù)倍增。其增益為,10,3,10,4,數(shù)量級。,它的特點是：增益高、噪聲低、頻帶寬、,功耗小、壽命長、分辨率高且有自飽和效,應,。,微通道板由含鉛、鉍等氧化物的硅酸鹽玻,璃制成,，是厚度為毫米級的薄板。其厚度,取決于微通道直徑與長徑比。

20、其內(nèi)密布著,數(shù)以百萬計的平行微小通道，同孔直徑為,6,45,?,m;,孔間距應盡量的小，以減小,非通孔端面。當孔徑為,10,12,?,m,時，空中心,距約為,12,15,?,m,。,一般通孔面積應占截面積的,55%,80%,。,長度與孔徑之比的典型值為,40,50,。,板兩端鍍有鎳層，作為電極。在入端面鍍有,Al2O3,薄膜，以防離子反饋轟擊光電陰極。,膜厚為,3nm,其允許,動能大于,120eV,的電子穿過。,?,二次電子發(fā)射,出射電子數(shù)與入射電子數(shù)之比稱為二次電,子發(fā)射系數(shù)，即電子倍增系數(shù)。,為使通道內(nèi)壁具有良好的二次電子發(fā)射特性，,通常進行燒氫處理,高溫下被氫還原的鉛原,子分散在玻璃表面

21、，它具有半導電性能和較,高的二次電子發(fā)射系數(shù)。,?,電流增益,MCP,的增益,定義為輸出,與輸入電流,密度之比。,電流增益,Gn,與通道長徑比,?,的關(guān)系：,V,m,= 22,?,m,V,m,、,?,m,分別為最佳工作電壓和最佳長徑比。,為提高增益，,MCP,輸入端應具有盡量大的,開口面積比。通孔面積與總截面積之比叫,微通道板的探測效率,。有時通道采用喇叭,形入射口，可使比值達,80%,。,MCP,參數(shù)的設(shè)定：首先依據(jù)空間分辨率要,求確定通道直徑；再按工作電壓確定最佳,長徑比,?,m,；然后選定,MCP,的厚度。這樣不,但可獲得最佳增益，而且可獲得較高的增,益均勻性。,?,自飽和效應,MCP,

22、的自飽和效應表現(xiàn)為：當輸入電流密度增,大到一定程度后，輸出電流密度不再隨輸入,電流增加而增加。,此效應是第二代像增強器,的突出優(yōu)點,。使其具有防強光的特性。,產(chǎn)生自飽和效應的主要原因是：通道內(nèi)壁上,維持二次電子發(fā)射的傳導電流與反向的二次,電子所形成的附加電流在輸出端附近處于抗,衡狀態(tài)，結(jié)果是輸出電流密度不再增大。？,自飽和現(xiàn)象不會破壞,MCP,的性能，其從飽和狀,態(tài)恢復的時間小于人眼的時間常數(shù)，故不妨,礙觀察。更重要的是保護熒光屏免受強閃光,的破壞。,MCP,中某一通道的飽和不會影響其,它鄰近通道。,?,離子反饋的防范,特別是在,MCP,的輸出端，殘留氣體被電離生成,的陽離子，在工作電壓的作用

23、下，撞向光電,陰極，即所謂的離子反饋。由此產(chǎn)生的光電,陰極發(fā)射，在熒光屏上形成所謂的離子斑。,離子反饋破壞了,MCP,的線性工作特性，還影,響光電陰極的壽命。,防止措施有：提高真空度、制作斜通道、設(shè),收集極、鍍膜。,?,背景噪聲,實驗表明，在典型工作條件下，背景噪聲的,等效電子輸入為,10-18,10-17A,?,cm-2,量值水,平，比通常光電陰極的暗發(fā)射電流密度低約,兩個數(shù)量級。故在討論像增強器的整個背景,噪聲時，不計,MCP,的背景噪聲。,實驗表明，可以通過提高探測效率、二次電,子發(fā)射系數(shù)及入射電子碰撞通道內(nèi)壁的幾率,來實現(xiàn)?？刹捎美瓤诘耐ǖ廊肟诮Y(jié)構(gòu)，在,內(nèi)壁蒸鍍氧化鎂層以提高二次電子

24、發(fā)射系數(shù)。,6,、第三代微光夜視儀,第三代微光夜視儀的標志是其光電陰極采用,了具有負電子親和勢的光電材料。這一變化,使像增強器及第三代微光夜視儀的性能發(fā)生,了更新?lián)Q代的變化。,與之相配套的光學系統(tǒng)也發(fā)生了變化，如,采用了非求綿綿性、引入便于制造和更換,的光學塑料透鏡組件、應用光學全息透鏡,等。,?,光電子發(fā)射,mv,m,2,/2 = h,?,-,W,e,h,?,入射光子的能量，,W,e,材料表面逸出功。,對于半導體材料，,W,e,有兩部分組成：,電子由激發(fā)中心到導帶的最低能量；電子,由導帶低逸出所需的最低能量。,電子親和勢,E,A,：電子由導帶低逸出所需的,最低能量。,顯然，光電子發(fā)射與,E,

25、A,緊密相關(guān)。而不但與,導帶的能級有關(guān)，還與材料表面的狀態(tài)有關(guān)。,若半導體表面吸附著其它元素的分子、原子,或離子，則可能形成束縛能級（稱為表面態(tài)）。,若吸附層有一定的厚度，就在表面形成施主或,受主能級，從而出現(xiàn)異質(zhì)結(jié)。,這些情況都會引,起半導體表面區(qū)域能態(tài)的變化，影響電子的逸,出。,有一類半導體在經(jīng)特殊的表面處理，異質(zhì)結(jié),能帶發(fā)生彎曲，可能使其導帶底的能級,E,C,高于真空能級,E,O,。在這種情況下，,激發(fā)至,導帶的電子如其到達激活表面前未被復合，,就可能從材料表面逸出。顯然，這對光發(fā)射,十分有利。在這種構(gòu)思下，研制了負電子親,和勢（,NEA,）光電陰極。,定義有效電子親和勢：,E,Aef,

26、= E,O,E,C,表示由能帶彎曲所得到的由導帶底到真空能,級之間的能量差值。,?,NEA,光電陰極,負電子親和勢光電陰極的理論是,Simon,在,1963,年提出的。,Vanlaar,和,J.J.scheer,報道其利用砷化鎵,單晶半導體材料的高參雜結(jié)合表面吸附,銫層以降低表面勢壘的研究；,Evans,等對,GaAs,表面實施,Cs,和,O,2,的交,替激活。,現(xiàn)已制成的負電子親和勢半導體材料有,兩類：,其一是元素周期表中、族元素的化合,物單晶半導體；其二是硅單晶半導體。,二者都是通過吸附銫氧的表面來形成負電,子親和勢。,代表性的負電子親和勢光電陰極是：,GaAs:Cs,2,O/AlGaAs

27、,其透射式工作陰極的組成為：,窗口玻璃,/Si,3,N,4,/ AlGaAs/ GaAs:Cs,2,O,由真空界面看去：,?,單分子,Cs,2,O,，,?,GaAs,外延單晶，,?,AlGaAs,單晶層。,其中,?,為光電發(fā)射體；,?,為生成良好的單晶,態(tài),GaAs,層設(shè)置基底。,AlGaAs,與,GaAs,之間,有良好的晶格匹配，從而有效地減小了光電,陰極后界面處受激電子的復合速率。,GaAs,通過摻雜構(gòu)成,p,型半導體，先在其表面,蒸積單原子銫層，再吸附,Cs,2,O,層，而,Cs,2,O,是,n,型半導體，其禁帶寬度為,2eV,，逸出功約,為,0.6eV,，電子親和勢約為,0.4eV,。

28、,GaAs+ Cs,與,Cs,2,O,接觸形成異質(zhì)結(jié)，其中,p,型,GaAs,的禁帶寬度約為,1.4eV,逸出功約為,4.7eV,.,在接觸前，左側(cè),GaAs+ Cs,與右側(cè),Cs,2,O,真空能,級應處于相同高度。接觸后，在界面處由于,隧道效應而發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，達到新的平衡。,平衡后，兩邊的費米能級高度一致。由于空,間電荷的存在，,p,型,GaAs,在界面處能帶向下,彎曲，而,n,型,Cs,2,O,在界面處能帶向上彎曲。原,因是,Cs,2,O,的逸出功遠小于,GaAs,的。,GaAs:Cs,2,O,的有效電子親和勢,E,Aef,小于零。,?,第三代像增強器,第三代像增強器的特點就是：采用負電子

29、親,和勢光電陰極，同時利用,MCP,對像信號放大。,但由于砷化鎵光電陰極結(jié)構(gòu)的限制，入射端,玻璃窗必須是平板形式，故第三代像增強器,目前只能取雙近貼結(jié)構(gòu)。,量子效率高、光譜響應寬是這種像增強器,的特殊優(yōu)點。由圖可看出，透射式砷化鎵,光電陰極比銻鉀鈉銫光電陰極靈敏度高三,倍多，且使用壽命長，光譜響應波段明顯,向長波區(qū)延伸，同時在響應區(qū)內(nèi)響應值變,化很小。,負電子親和勢光電陰極的受激電子向表面,遷移的過程與一般光電陰極不同。,一般正,電子親和勢光電陰極中只有過熱電子遷移,至表面才能形成光電發(fā)射。,過熱電子的壽命為,10,-14,10,-12,s,，此時受激電,子以,10,7,-10,8,cm,s,

30、-1,的平均速度做隨機遷移運,動，,并產(chǎn)生晶格散射，前進的有效距離為,10-20nm,。而負電子親和勢光電陰極中全部受,激電子都可參與光電發(fā)射，哪怕是處于導帶底,部的電子，,只有在沒被復合前能擴散到表,面，就可能逸出。,受激電子的壽命長達,10,-8,s,量級，在壽命時限內(nèi)其擴散至表面的有效逸出,深度可達,1,?,m,，故其量子效率顯著提高。,此外,，,它所形成光電發(fā)射的電子大多處于導帶,底部，故其逸出光電子的動能分布比較集中；,另外，由于其逸出深度較大，故光電子出射角,散布也較小，其大都集中于光電陰極的法線方,向；再加上其暗電流小，所有這些都有利于降,低電子光學系統(tǒng)的像差。從而，有效地提高了,像曾強器的分辨力和系統(tǒng)的視距（觀察距離比,第二代提高,1.5,倍以上）。,除上述,GaAs:Cs,2,O,這種二元,、