真空成像器件

真空成像器件第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

作為軍用夜視和光電子成像技術(shù)的重要組成部分,光電子成像器件一直受到各國(guó)軍界的高度重視和支持。

美軍裝備的“貓眼”夜視鏡，在氣候良好的黑夜，視距可達(dá)11公里。地面部隊(duì)和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)裝備的微光夜視儀，可將環(huán)境光放大近６萬(wàn)倍，能發(fā)現(xiàn)４公里以內(nèi)的車輛和１公里以內(nèi)的人員?！鞍滋焓菙橙说?，晚上是我們的”傳統(tǒng)作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；只要偽裝好，“高抬腿、輕邁步”，不出聲響，就可接近敵人。

在“沙漠風(fēng)暴”的空襲階段，夜間出動(dòng)飛機(jī)的架次占總架次的７０％；在“沙漠軍刀”的地面作戰(zhàn)階段，發(fā)起攻擊和主要作戰(zhàn)行動(dòng)的時(shí)機(jī)，也都選在凌晨或夜間。即使在無(wú)星無(wú)月的夜晚，也能有效地實(shí)施大規(guī)模的空襲和地面作戰(zhàn)。

像管和攝象管的主要區(qū)別:像管內(nèi)部沒有掃描機(jī)構(gòu)，不能輸出電視信號(hào)。

固體成像器件，只要通過某些特殊結(jié)構(gòu)或電路讀出電信號(hào)，然后通過顯示器件再成像。

真空成像器件都具有一個(gè)真空管，都將光電成像單元放置于真空管中，所以也可稱真空光電成像器件

光電子成像技術(shù)是光電子學(xué)的重要組成部分。它能彌補(bǔ)或改善人眼在空間、時(shí)間、靈敏度和響應(yīng)波段等方面分辨能力的局限,大大擴(kuò)展了人眼的視野,把人眼天生不能看見或不易看見的微弱光、紅外光、x光、紫外光及其他電磁輻射下的靜態(tài)和瞬態(tài)景物,變?yōu)榭梢晥D像。

光電成像器件是能輸出圖像信息的一類器件.

管內(nèi)有無(wú)掃描機(jī)構(gòu)

攝像管根據(jù)光電轉(zhuǎn)換的方式又分為光電發(fā)射型攝像管(攝像管)和光電導(dǎo)型攝像管(視像管)光電成像器件固體成像器件真空成像器件像管攝像管變像管像增強(qiáng)管攝像管視像管

因此,作為現(xiàn)代信息科學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容,光電子成像技術(shù)一直受到人們的普遍關(guān)注,發(fā)展異常迅速。

美軍仰仗先進(jìn)的夜視器材，改變了過去不敢夜戰(zhàn)和不善夜戰(zhàn)的被動(dòng)狀況，將夜暗轉(zhuǎn)變成對(duì)己方有利的夜幕屏障，使戰(zhàn)場(chǎng)在很大程度上變成了對(duì)美軍“單向透明”的戰(zhàn)場(chǎng)，主要作戰(zhàn)行動(dòng)基本都在夜間進(jìn)行。使用方法與使用望遠(yuǎn)鏡相似；觀察遠(yuǎn)處景物時(shí)，須用它直接面對(duì)著景物。第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

像管包括:變像管和像增強(qiáng)器，都具有光譜變換、圖像增強(qiáng)和成像的功能。

變像管:能把各種不可見輻射圖像轉(zhuǎn)換成可見光圖像的真空光電成像器件。

像增強(qiáng)器:能把微弱的輻射圖像增強(qiáng)到人眼可直接觀察的真空光電成像器件，因此也稱為微光管。

一像管1.像管結(jié)構(gòu)和工作原理

像管由三個(gè)基本部分組成；其成像有三個(gè)物理過程；每個(gè)過程的理論依據(jù)要搞清楚！第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靈敏度高,波長(zhǎng)響應(yīng)范圍較寬

光電陰極使不可見的或亮度很低的輻射圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像。銀氧銫光電陰極；單堿和多堿光電陰極；各種紫外光電陰極；負(fù)電子親和勢(shì)（NEA）光電陰極（1）光電陰極像管中常用的光電陰極有四種對(duì)可見光敏感對(duì)紅外光敏感

光電陰極完成成像的物理過程及其理論依據(jù)：

物理過程：將接收的微弱的可見光圖像或不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像。

物理過程的理論依據(jù)：外光電效應(yīng)和愛因斯坦定律第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電子光學(xué)系統(tǒng)對(duì)電子施加很強(qiáng)電場(chǎng)，使電子獲得能量，因而能將光電陰極發(fā)出的電子束加速并聚焦成像在熒光屏上；從而實(shí)現(xiàn)圖像亮度的增強(qiáng)，使熒光屏發(fā)射出強(qiáng)得多的光能。

靜電系統(tǒng)：靠靜電場(chǎng)的加速和聚焦作用來(lái)完成；電磁復(fù)合系統(tǒng)：靠靜電場(chǎng)的加速和磁場(chǎng)的聚焦作用來(lái)共同完成。（2）.電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)有兩種形式:靜電系統(tǒng)和電磁復(fù)合系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)完成成像的物理過程及其理論依據(jù)：

物理過程：使電子圖像聚焦成像并獲得能量增強(qiáng)或數(shù)量倍增；

物理過程的理論依據(jù)：利用電子在靜電場(chǎng)或電磁復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)獲得能量或者利用微通道板中二次電子發(fā)射來(lái)增加電子流密度進(jìn)行圖像增強(qiáng)。第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P-1:ZnS:AgP-2:(Zn?Cd)S:AgP-3:ZnS:Cu(3).熒光屏

熒光屏的作用：是在高速電子的轟擊下將電子圖像轉(zhuǎn)換成可見光圖像。

要求:熒光屏不僅要有高的轉(zhuǎn)換效率，而且屏的發(fā)射光譜要同人眼或與之耦合的下級(jí)光電陰極的吸收光譜一致

注意:通常在電子入射的一邊鍍上鋁層?常見熒光屏發(fā)光材料的光譜發(fā)射特性

目的:鋁膜厚0.2微米；可以引走熒光屏上積累的負(fù)電荷;避免光反饋，增加發(fā)射光的輸出.熒光屏完成成像的物理過程及其理論依據(jù)：

物理過程：將獲得增強(qiáng)后的電子圖像轉(zhuǎn)換成可見的光學(xué)圖像；

物理過程的理論依據(jù)：利用的是熒光屏上的發(fā)光材料可以將光電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換成光能來(lái)顯示光學(xué)圖像。第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

增益是熒光屏的亮度Ba和入射至光電陰極面上的照度Ek之比，以GB表示：2.像管的特性參數(shù)(1).光譜響應(yīng)特性和光譜匹配

光譜響應(yīng)特性:由光電陰極的響應(yīng)特性決定，因此描述像管光譜響應(yīng)性的參量與第5章光電陰極的一致。

光譜匹配:是指像管的光源與光電陰極、光電陰極與熒光屏、熒光屏與人眼視覺函數(shù)或攝像機(jī)之間的光譜分布匹配，匹配良好，像管將獲得較高的靈敏度。(2).增益特性第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

像管置于完全黑暗的環(huán)境中，加上電壓后，熒光屏上會(huì)發(fā)出一定亮度的光。這種光稱為像管的暗背景。(3).等效背景照度

等效背景照度:指在熒光屏上產(chǎn)生同暗背景相等的亮度時(shí)，光電陰極面上所需的輸入照度值

分辨率:指用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板通過像管成像后，在熒光屏的每毫米長(zhǎng)度上用目測(cè)法能分辨得開的黑白相間等寬距條紋的對(duì)數(shù)。Bb為暗背景亮度(4).分辨率

暗背景的存在，使圖像的對(duì)比度下降，圖像太微弱時(shí)可能淹沒在背景中不能辨別。單位:lp/mm。第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.常見變像管（1）.紅外變像管二.常見像管

紅外變像管結(jié)構(gòu)圖:光電陰極和熒光屏都是平面，使邊緣像質(zhì)變差

紫外變象管:窗口材料為石英玻璃，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。

（2）.紫外變像管對(duì)于波長(zhǎng)大于1.15μm的紅外光，采用負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極。該管由光電陰極、陽(yáng)極和熒光屏三部分組成

它可以使波長(zhǎng)大于200nm的紫外光變成光電子光電陰極為Ag-O-Cs材料的像管，稱為紅外變像管.可以使波長(zhǎng)小于1.15μm的紅外光變成光電子。

光電陰極和熒光屏制成平凹形，經(jīng)過光纖面板的導(dǎo)光，大大提高了像質(zhì)

第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）

選通式變像管

在變像管的光電陰極和陽(yáng)極間增加一對(duì)帶孔闌的金屬電極—控制柵極，就成為選通式變像管。

改變柵極的電壓就可控制變像管的導(dǎo)通

結(jié)論：只要使選通式變像管的工作周期與光源的調(diào)制周期同步工作，就可以提高圖像的對(duì)比度和圖像質(zhì)量。第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.常見像增強(qiáng)器（1).級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器為了保證連接后的成像效果，應(yīng)注意：

1).圖中每個(gè)單級(jí)變像管的輸入和輸出都用光纖面板制成，有利于級(jí)與級(jí)之間的耦合;2).必須注意熒光屏和后級(jí)光電陰極的光譜匹配。

若單級(jí)分辨率大于50lp/mm，三級(jí)可達(dá)30～38lp/mm，亮度增益可達(dá)105。級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器是由幾個(gè)分立的單級(jí)變像管組合而成三級(jí)級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器屬第1代像增強(qiáng)器第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)

第2代像增強(qiáng)器（微通道板像增強(qiáng)器）MCP像增強(qiáng)器有兩種結(jié)構(gòu)：雙近貼式和倒像式

雙近貼式像增強(qiáng)器，用微通道板代替電子光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子圖像增強(qiáng)。

雙近貼式：光電陰極、微通道板、熒光屏三者相互靠得很近，故稱雙近貼

倒像式：與單級(jí)像管不同點(diǎn)是在電子光學(xué)系統(tǒng)與熒光屏之間加入MCP，其輸入、輸出端采用了光纖面板第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通斷的頻率在光照強(qiáng)時(shí)較高，光照弱時(shí)較低，以便在光照極強(qiáng)時(shí)減少進(jìn)入微通道板的電子流，避免其飽和。于是，使用者始終看到均勻一致的圖像。“GaAs光電陰極+鍍離子阻擋膜的微通道板”。缺點(diǎn)：離子阻擋膜可以防止離子反饋和破壞靈敏的光電陰極，但也降低了管子的分辨率和信噪比，影響像增強(qiáng)器在微光下有效的工作。方向：找出既不用阻擋膜又能保護(hù)光電陰極的方法！

與連續(xù)直流電源不同，加在光電陰極上的自動(dòng)通斷的電壓是脈沖式的，即電源感知進(jìn)入像管的光量，自動(dòng)高速接通和切斷。

二代管在滿月到1/4月條件下工作;三代管則使士兵能在星光下觀察;四代管采用門控電源和低暈圈，不僅能在云遮星光的極暗條件下有效工作，而且能在包括黃昏和拂曉的各種光照條件下工作。

突破的技術(shù)兩點(diǎn)：

1.管子采用新材料制成的長(zhǎng)壽命、高增益、低噪聲的無(wú)膜(無(wú)離子阻擋膜)MCP；

2.NEA光電陰極采用自動(dòng)控制門電源，有利于減小強(qiáng)光下到達(dá)MCP的電子流，以降低強(qiáng)光下圖像模糊效應(yīng)。(3).第3代像增強(qiáng)器

第3代像增強(qiáng)器：第2代像增強(qiáng)器的MCP結(jié)構(gòu)+NEA光電陰極。這種像增強(qiáng)器同時(shí)起到光譜變換和微光增強(qiáng)的作用

(4).第4代像增強(qiáng)器第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.特殊變像管(1).圖像放大像管

(2).多功能像增強(qiáng)器多功能像增強(qiáng)器由光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、柵極偏轉(zhuǎn)板、旋轉(zhuǎn)線圈、微通道板和熒光屏組成。

這種管子極限分辨率可從放大率為1的40線對(duì)/毫米,提高到放大率為21.6時(shí)的400線對(duì)/毫米。由圖可見：由光電陰極、磁性線圈（放大、聚焦、偏轉(zhuǎn)）、微通道板及熒光屏組成的磁聚焦型像管。

多功能像增強(qiáng)器采用磁場(chǎng)使圖像旋轉(zhuǎn)和平移，有利于完成識(shí)別圖像所需要的大部份預(yù)處理工作。應(yīng)用于光學(xué)字符閱讀器、光學(xué)數(shù)據(jù)處理和遙感圖像識(shí)別系統(tǒng)方面。第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（3）

位置敏感傳感器像管（4）裝有光電導(dǎo)靶的反射式變象管

PSD像管結(jié)構(gòu)圖

反射式變象管：采用光電導(dǎo)技術(shù)，使紅外光成像到光電導(dǎo)靶面上，在靶的另一邊形成電勢(shì)分布圖象，用磁場(chǎng)控制電子槍發(fā)出的電子流，再利用返回的電子流轟擊熒光面

位置敏感傳感器像管：采用PSD代替一般像管的熒光屏，并采用多級(jí)MCP板第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三攝像管1.攝像管的作用及分類

攝像管:把按空間光強(qiáng)分布的二維光學(xué)圖像記錄并轉(zhuǎn)換成一維時(shí)間變化的視頻信號(hào)的一種成像裝置。

按光電變換形式攝像管分為兩類：第一類是利用外光電效應(yīng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的攝像管，稱光電發(fā)射型攝像管(簡(jiǎn)稱攝像管)光電發(fā)射型攝像管：包括二次電子導(dǎo)電攝像管和硅靶攝像管；屬于微光攝像；增益和靈敏度很高；可工作在亮度較低的場(chǎng)合第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

視像管的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便，在工業(yè)電視中被廣泛應(yīng)用。

電子槍的作用:產(chǎn)生熱電子，并使它聚焦成很細(xì)的電子射線，按著一定軌跡掃描靶面

視像管按光導(dǎo)靶的結(jié)構(gòu)可分為：光電導(dǎo)型和PN結(jié)型兩種。光電導(dǎo)型采用光電導(dǎo)材料,如硫化銻（Sb2S3）管；PN結(jié)型管采用結(jié)型材料,有PbO管、硅靶管和異質(zhì)結(jié)靶管等。

相同點(diǎn)是都有掃描區(qū)(電子槍)：電子槍包括燈絲、熱陰極、控制柵極、各加速電極和聚焦電極、靶網(wǎng)電極和管外的聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)線圈和校正線圈。

光電發(fā)射型攝像管和光電導(dǎo)型攝像管的區(qū)別是：前者有移像區(qū)，后者沒有。移像區(qū)是一個(gè)加速電場(chǎng)

靶網(wǎng)電極與聚焦電極2連接,作用是形成均勻電場(chǎng),使電子束減速并在整個(gè)靶面上都能垂直上靶。

第二類是利用內(nèi)光電效應(yīng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的攝像管，稱為光電導(dǎo)型攝像管（簡(jiǎn)稱視像管）聚焦電極1聚焦電極2靶網(wǎng)電極起什么作用?注入型阻擋型靶靶網(wǎng)電極第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

從電子槍發(fā)射出來(lái)的電子束依次沿著靶面掃描，掃描線經(jīng)過某一點(diǎn)的時(shí)間只占掃描整個(gè)光敏面所需周期的極小部分（0.062）

為了提高檢測(cè)靈敏度，每個(gè)像素在掃描周期內(nèi)應(yīng)不間斷地對(duì)轉(zhuǎn)換后的電量進(jìn)行積累，這時(shí)靶又起到了積累存儲(chǔ)光電信息的功能；當(dāng)電子束依次沿著靶面掃描，將靶面的電位起伏順序地轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào)輸出，就完成了掃描輸出的功能。

光電變換和光電信息的積累和儲(chǔ)存功能都由光電導(dǎo)靶來(lái)完成。當(dāng)被攝景物的光學(xué)圖像通過物鏡成像到攝像管上時(shí)，由于光電導(dǎo)靶材料的光電導(dǎo)作用，在靶面上就建立起與入射光照度分布相對(duì)應(yīng)的電位圖像，這就完成了光電變換的功能。2.攝像管的結(jié)構(gòu)和工作原理

攝像管具有三個(gè)基本功能：光電變換、光電信息的積累、儲(chǔ)存及掃描輸出。光電導(dǎo)型攝像管包括：光導(dǎo)靶和電子束掃描區(qū)；第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.被攝景物經(jīng)過變焦鏡頭成像在靶面上，引起靶面各點(diǎn)像素的電阻率發(fā)生變化，從而在掃描面上，產(chǎn)生相應(yīng)的起伏電位，形成電荷圖像。

光電變換和光電信息的積累和儲(chǔ)存功能分別由光電陰極和存儲(chǔ)靶完成，其間間隔一個(gè)移像區(qū)。2.通過電子來(lái)掃描逐點(diǎn)填平靶面上的電位起伏，而填平過程中從靶電極流過的電流便包含了圖像信息，形成視頻信號(hào)輸出。

慢電子束掃描：由于靶面導(dǎo)電極上加的電壓比網(wǎng)電極上加的電壓低得多，在靶與網(wǎng)之間形成一個(gè)很強(qiáng)的均勻減速電場(chǎng)，使電子束經(jīng)過網(wǎng)電極后作減速運(yùn)動(dòng)，最后以接近于零的速度垂直上靶，這種情況稱為慢電子掃描。

移像區(qū)的作用：使光電陰極產(chǎn)生的光電子在運(yùn)動(dòng)過程中獲得能量而加速，以便在靶上產(chǎn)生更多的電荷，提高攝像管的響應(yīng)率。在靶面電位圖像建立后由電子槍用慢電子束掃描而獲取視頻信號(hào)。

光電發(fā)射型攝像管包括:光電陰極、移像區(qū)、存儲(chǔ)靶和電子束掃描區(qū)四部分。那么什么是慢電子束掃描?

慢電子掃描優(yōu)點(diǎn)：對(duì)靶面的轟擊作用小，不會(huì)發(fā)生二次電子發(fā)射，對(duì)管子壽命有延長(zhǎng)作用。

攝像管的工作原理?移像區(qū)掃描區(qū)靶靶網(wǎng)電極第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

目前生產(chǎn)的視像管大都采用阻擋型靶，由于PN結(jié)的存在，降低了暗電流，使靶的性能有所改進(jìn)而獲得廣泛應(yīng)用。

視像管:屬于光電導(dǎo)型靶，其厚度約幾微米到20微米；主要作用：完成光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)電荷的積累和存儲(chǔ)，適合視像管靶的材料必須具有電荷的存儲(chǔ)功能，要求靶上每個(gè)像素的馳豫時(shí)間遠(yuǎn)大于儲(chǔ)存時(shí)間。

攝像管的關(guān)鍵器件是靶，光電導(dǎo)型攝像管和光電發(fā)射型攝像管的靶的作用、結(jié)構(gòu)均不相同四光導(dǎo)靶和存儲(chǔ)靶1.視像管靶硒化鎘（CdSe）靶硒砷碲（SeAsTe）靶碲化鋅鎘（ZnCdTe）靶

硅靶

氧化鉛靶異質(zhì)結(jié)靶阻擋型靶第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

工作原理:

工作時(shí)靶上加10V左右的反向偏壓。無(wú)光時(shí)，電子槍掃描P區(qū)時(shí)使之達(dá)到陰極電位，這時(shí)PN結(jié)反偏，耗盡層變寬,因此僅有暗電流存在;

每個(gè)P型島與N型襯底之間即形成一個(gè)PN結(jié),每個(gè)PN結(jié)就是一個(gè)光電二極管。最后再在SiO2和P型島表面上蒸涂上一層電阻率適當(dāng)?shù)牟牧希ǔ７Q為電阻海。

硅靶窗口玻璃內(nèi)表面涂有一層很薄的金屬膜(SnO2:呈N+,透明,導(dǎo)電)，在它上面接有引線可同負(fù)載相連，稱為信號(hào)板。

挨著信號(hào)板的是一塊N型硅片；硅片朝著閱讀電子的表面，先生成一層SiO2，接著利用光刻技術(shù)在SiO2上光刻成幾十萬(wàn)個(gè)小孔，再通過摻雜使每個(gè)小孔都變成P-Si。大量小孔P-Si被SiO2隔離，稱為P型島。(1).硅靶

硅靶具有光譜響應(yīng)范圍寬，量子效率高，抗燒傷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。N硅片P島SiO2膜電子束光N+SnO2玻璃

閱讀電子掃描P區(qū)時(shí)，其電位被拉到陰極電位，產(chǎn)生的光電流流過負(fù)載形成與光學(xué)圖像對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)。電阻海硅靶結(jié)構(gòu):

光照時(shí)：光透過SnO2到達(dá)N硅片上，激發(fā)大量電子-空穴對(duì),電子被信號(hào)板引走,空穴在內(nèi)電場(chǎng)作用下到達(dá)P區(qū)表面，此處電位升高,其幅度和光照度成正比，形成電位圖像第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

PbO靶玻璃內(nèi)壁是一層金屬膜(SnO2:呈N+,透明,導(dǎo)電)作為信號(hào)板，接著就是PbO靶，靶的成像面為N-PbO，掃描面為P-PbO，兩者之間夾著一層很厚的疏松度為50%的本征I-PbO，因而具有PIN結(jié)構(gòu)。

工作時(shí)，信號(hào)板通過負(fù)載和靶電源的正極相接,電子槍的熱陰極接地,當(dāng)閱讀電子束掃描靶面時(shí),相當(dāng)于對(duì)PIN進(jìn)行反偏置。靶電源電壓約45V左右,無(wú)光照時(shí),暗電流小?(2)．氧化鉛靶

強(qiáng)調(diào):

它的軸向(平行電場(chǎng)的方向)電阻較小,橫向(垂直電場(chǎng)的方向)電阻很大；其結(jié)果是可使掃描面上的電勢(shì)起伏(與靶面的光照度對(duì)應(yīng))保持較長(zhǎng)時(shí)間不變。光SnO2P型PbOI型PbON型PbO電子束結(jié)構(gòu):玻璃

有光照時(shí),PbO靶具有光信息的存儲(chǔ)功能,為什么?氧化鉛靶是由PbO材料制成的，結(jié)構(gòu)和工作過程都與硅靶類似第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3).異質(zhì)結(jié)靶

對(duì)異質(zhì)結(jié)光電導(dǎo)靶的基本要求：既要有高的光電靈敏度,又要有高的電阻率;一般來(lái)說(shuō)一種材料很難兩全。因此，可以選擇兩種材料來(lái)組合；

異質(zhì)結(jié)靶結(jié)構(gòu)：窗口玻璃+SnO2薄膜信號(hào)層+靶材料；

組合方法：將光電靈敏度高的材料作為靶的主體層,而將電阻率高的材料作為覆蓋層,構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)；組合結(jié)果：讓光電轉(zhuǎn)換和電荷積累兩種作用分別由兩種材料完成。第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光Sb2S3SnO2玻璃ZnSeZnxCd1-xTe電子束

第1層與第2層之間形成異質(zhì)結(jié)；第2層與第3層之間不形成結(jié)。玻璃碲化鋅鎘(ZnCdTe)靶ZnCdTe靶原理圖碲化鋅鎘靶為3層結(jié)構(gòu)靶NP光電轉(zhuǎn)換層SnO2緊貼玻璃,屬于N+型,透光,導(dǎo)電.作為信號(hào)板

第3層：無(wú)定形三硫化二銻Sb2S3，厚100nm；其作用是減小掃描電子束的電子注入效應(yīng)，減小暗電流和惰性。

第2層：碲化鋅和碲化鎘的固溶體（ZnxCd1-xTe），屬于P型半導(dǎo)體，厚3～5μm；光電效應(yīng)主要發(fā)生在該層，x值的大小對(duì)靈敏度、暗電流和光譜特性都有較大的影響，x值小，靈敏度高，體內(nèi)暗電流增大，光譜特性的峰值波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方面移動(dòng)；

第1層：ZnSe層屬于N型半導(dǎo)體，厚50～100nm；無(wú)光電效應(yīng)，其作用是增強(qiáng)對(duì)短波光的吸收，提高整個(gè)可見光區(qū)的靈敏度。另外它也阻止光生空穴向成象面一邊擴(kuò)散，有提高靈敏度，減小暗電流的作用；第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光As2S3SnO2玻璃CdSeCdSeO3電子束

第1層：沉積在玻璃板上的透明的導(dǎo)電層SnO2，作信號(hào)電極,屬N+；

第4層：As2S3層是靶的掃描面，是在高空狀態(tài)下氣湘沉積而成，呈玻璃態(tài)，厚0.2微米；是一個(gè)高阻層，禁帶寬度為2.3eV，具有很高的電阻率。其作用是防止電子進(jìn)入靶內(nèi)，形成對(duì)電子的阻擋層，并且承擔(dān)電荷的積累和儲(chǔ)存。N+N硒化鎘(CdSe)靶

CdSe靶原理圖硒化鎘靶有4層結(jié)構(gòu)玻璃光電轉(zhuǎn)換層

第3層：亞硒酸鎘(CdSeO3)層是由CdSe

氧化而成,是一層絕緣體,有利于降低暗電流,但不影響光電靈敏度；

第2層：是N型CdSe層,它與N+型層SnO2構(gòu)成對(duì)空穴的阻擋層；CdSe層是異質(zhì)結(jié)CdSe靶的基體，厚2微米；是完成光電轉(zhuǎn)換的光敏層，其禁帶寬度為1.7eV，具有良好的光電導(dǎo)特性；第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)加速電壓為8kV時(shí)，增益為多少？

第2層是鋁膜，厚50nm，起信號(hào)板作用，通過負(fù)載電阻和靶電源的正極相接；

第1層是Al2O3膜，起機(jī)械支撐作用，厚50～70nm；

當(dāng)光電陰極發(fā)出來(lái)的光電子被加速后打到靶上時(shí)，靶將產(chǎn)生二次電子發(fā)射,這些二次如何形成圖象信息呢?

導(dǎo)電方式：不是利用材料導(dǎo)帶中的電子或價(jià)帶中的空穴，而是依靠二次電子導(dǎo)電的，故稱它為二次電子導(dǎo)電靶。實(shí)驗(yàn)證明，靶的電子增益與一次電子的加速電壓有關(guān)。

在慢電子束掃描下，靶的掃描面穩(wěn)定在零電位，因此靶的兩面承受著一定的靶電壓。

第3層是KCl層，密度為固體KCl的1～2%厚15～20μm；其中大部分是氣隙，每30eV激發(fā)1個(gè)二次電子,電子在間隙真空里傳導(dǎo)。因此，SEC靶圖像是由正電荷組成、是體分布。

2.光電發(fā)射型攝像管靶--存儲(chǔ)靶(1).二次電子傳導(dǎo)靶（SEC）閱讀電子如何讀出信號(hào)呢？移像區(qū)-5~-13kV網(wǎng)電極加速電壓為8kV時(shí)增益最大SEC靶有3層結(jié)構(gòu)，二次電子產(chǎn)生在第3層（KCl層）123掃描區(qū)穿透Al2O3和Al膜消耗2keV，2keV消耗于穿透SEC靶，能產(chǎn)生二次電子的能量為4keV陰極電子經(jīng)控制級(jí)后被加速，到網(wǎng)電極時(shí)具有最大速度，之后減速上靶并補(bǔ)充其失去的電子，同時(shí)把掃描點(diǎn)的電勢(shì)拉回到零。輸出回路中產(chǎn)生視頻信號(hào)。二次電子的少部分與正離子復(fù)合，大部分在靶電場(chǎng)作用下流向信號(hào)板，在靶的掃描面留下一個(gè)正電勢(shì)圖像第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

理論計(jì)算表明:能量為3.4~3.5eV的光子,可產(chǎn)生1個(gè)電子-空穴對(duì).如果移像區(qū)的電壓為10kV,則每個(gè)入射電子可產(chǎn)生2800~2900個(gè)電子空穴對(duì).由于表面和體內(nèi)的復(fù)合以及收集率原因.實(shí)際的電子增益為2000倍.可以看出改變移像區(qū)的電壓可改變靶的電子增益.(2).增強(qiáng)硅靶（SIT）

SIT靶和靶結(jié)構(gòu)基本相同。區(qū)別是在電子入射側(cè)加鍍一層厚幾百埃的鉛膜，以屏蔽雜散光。從光電陰極發(fā)射出來(lái)的光電子，在高壓作用下轟擊硅靶，使靶內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。

增強(qiáng)硅靶靈敏度一般比硅靶大二個(gè)數(shù)量級(jí)，約為40μA/lx，硅靶不易燒傷，壽命長(zhǎng)。第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

攝像管的靈敏度表示在一定光通量照射時(shí)攝像管輸出信號(hào)電流Is的大小。

五.攝像管的特性參數(shù)1.攝像管的特性參數(shù)(1)靈敏度(2)光電轉(zhuǎn)換特性

光電導(dǎo)攝像管的值小于1，Sb2S3管的值為0.6～0.7，PbO管的值為0.95，而硅靶管的接近于1。

曲線斜率值表征攝像管對(duì)圖像灰度（色調(diào)）傳遞性能，也稱特性。對(duì)攝像管來(lái)說(shuō)，決定于光電轉(zhuǎn)換部件的特性。攝像管靈敏度S可用下式表示：式中K1為常數(shù)；稱為攝像管的光電轉(zhuǎn)換特性。

攝像管輸出視頻信號(hào)電壓u與入射光照度Eb不一定是線性關(guān)系，通常寫成

第28頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

有時(shí)也采用“線對(duì)/mm”的單位，它等于可分辨的電視行數(shù)一半除以靶的有效高度（mm）。例如25mm的視象管，靶面的有效高度約為10mm，若可分辨的最多電視行數(shù)為400時(shí)，相當(dāng)于20線對(duì)/mm。按這種方法表示的分辨率稱為極限分辨率。

在電視中，通常是指在光柵高度范圍內(nèi)可分辨的最多電視行數(shù)（TVL/H）（3)

分辨率

分辨率表示能夠分辨圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力，分辨率通常用兩種方式表達(dá)，即極限分辨率和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）。

1）極限分辨率

在最佳照度下，使高對(duì)比度的黑白相間條形圖案投射到攝象管的光敏面上，然后在監(jiān)視器上去觀察可分辨的最高空間頻率數(shù)。第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）是在調(diào)制度的基礎(chǔ)上提出的。調(diào)制度M是無(wú)線電學(xué)中的概念，引用到光學(xué)中來(lái)可以說(shuō)它是對(duì)比度。M的定義是，光信息的最大值A(chǔ)與光信息最小值B之差對(duì)A、B之和的百分比。MTF的定義是，輸出調(diào)制度Mo與輸入調(diào)制度Mi之比的百分?jǐn)?shù)，即

MTF=(A-B)/(A+B)×100%2）調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）

圖象在傳送過程中，調(diào)制度M是隨空間頻率的增大而減小的。如果把調(diào)制度的損失程度以百分