光電成像原理與技術(shù)-講義5光纖面板與微通道板-課件

2.5

光纖面板與微通道板2.5.1

光纖面板的結(jié)構(gòu)與傳光原理2.5光纖面板與微通道板2.5.1光纖面板的結(jié)構(gòu)與傳光1光纖面板的結(jié)構(gòu)與傳光原理光纖面板的結(jié)構(gòu)與傳光原理2光學(xué)纖維面板?光纖面板對(duì)像管的貢獻(xiàn)?傳像原理?錐形光學(xué)面板和扭像器?光纖面板的制作工藝光學(xué)纖維面板?光纖面板對(duì)像管的貢獻(xiàn)?錐形光學(xué)面板和扭像器3?光纖面板為像增強(qiáng)器帶來(lái)了如下優(yōu)點(diǎn):

增加了傳遞圖像的傳光效率

提供了可采用準(zhǔn)同心球?qū)ΨQ電子光學(xué)系統(tǒng)的可能性，

從而改善了像質(zhì)

可制成錐形光學(xué)纖維面板或光學(xué)纖維扭像器，從而

實(shí)現(xiàn)改變放大率或倒像的傳像作用

光學(xué)纖維面板?光纖面板對(duì)像管的貢獻(xiàn)?光纖面板為像增強(qiáng)器帶來(lái)了如下優(yōu)點(diǎn): 光學(xué)纖維面板4=

1=

2光學(xué)纖維面板n2n1?傳像原理:全反射原理n1n2αiα3

n

n1nn0

α2sin

2sin

3α1sin

isin

1以一根光線的入射過(guò)程做分析：設(shè)光纖外的空氣折射率為n0，芯料折射率為n1，皮料折射率為n2?？諝舛嗣嫒肷浣菫棣羒，芯料端面內(nèi)的折射角為α1，從芯料向皮料側(cè)壁入射角為α2，皮料由此產(chǎn)生的折射角為α3。根據(jù)全反射條件，臨界入射角的表達(dá)式：

3

=90

sin

2

==1=2光學(xué)纖維面板n2?傳像原5

sin

1

=

1?

=

1=

2光學(xué)纖維面板n2n1?αi

α2α1

n1nn1nn0sin

2sin

3sin

isin

1

傳像原理:全反射原理根據(jù)全反射條件，臨界入射角的表達(dá)式：

α3

n2

3

=90

sin

2

=

2

n2

n1

sin1=1?=16

n2

n2

n1

?n2=

1=

2光學(xué)纖維面板n2n1n2αi

α2α1

n1α3nn1nn0sin

2sin

3sin

isin

1

根據(jù)幾何關(guān)系和折射定律，可以得到由三種折射率限定的入射角的正弦值范圍?傳像原理:全反射原理根據(jù)全反射條件，臨界入射角的表達(dá)式：2n1n0

1n0

sin

i

=

21?

=

n1

3

=90

sin

2

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2

sin

1

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21

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0

n

n

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2

2

2

2

n

+n光學(xué)纖維面板n2n1

3

=90

sin

2

=?傳像原理:全反射原理n1n2αiα3nn1nn0

α2sin

2sin

3α1sin

isin

1

只要選擇光導(dǎo)纖維的芯料和皮料的折射率滿足如上不等式，即可具有理想傳像功能。根據(jù)全反射條件，臨界入射角的表達(dá)式：2n1n0

1n0

sin

i

=

21?

=

n1

2

n2

n1

1

2

2

2

2

n0

n1

n2

n1

0

2sin1=1?n2n18?錐形光學(xué)面板和扭像器:

錐形光導(dǎo)纖維:其主要區(qū)別于普通光纖面板

的就是放大率不等于1。

光學(xué)纖維扭像器：其輸入像與輸出像正好成

倒像關(guān)系。?錐形光學(xué)面板和扭像器:9皮料玻璃一次化料→二次化料→機(jī)械拉管→退火→刻槽→清洗芯料玻璃熔煉→制棒→退火→研磨、拋光→刻槽→清洗實(shí)體邊玻璃熔煉→制棒→退火→研磨、拋光→刻槽→清洗拉單絲→排復(fù)絲棒→拉復(fù)絲→選復(fù)絲→排板(排屏)→壓板→切片→滾圓→倒邊磨、拋→清洗→檢驗(yàn)光纖面板制作工藝皮料玻璃一次化料→二次化料→機(jī)械拉管→退火→刻槽→清洗光纖面102.5

光纖面板與微通道板2.5.2

微通道板的結(jié)構(gòu)與增益原理2.5光纖面板與微通道板2.5.2微通道板的結(jié)構(gòu)與增益11微通道板的結(jié)構(gòu)與增益原理微通道板的結(jié)構(gòu)與增益原理12?微通道板的構(gòu)成及制備過(guò)程???通道內(nèi)的二次電子發(fā)射輸出電流密度的飽和效應(yīng)離子反饋VsVm1Vm2VcVa微通道板的結(jié)構(gòu)和增益原理?微通道板的構(gòu)成及制備過(guò)程?通道內(nèi)的二次電子發(fā)射VsVm1V13看一個(gè)視頻看一個(gè)視頻14

微通道板(MCP)的構(gòu)成微通道板是一塊通道內(nèi)壁具有良好二次電子發(fā)射性能的微細(xì)空心通道玻璃纖維板。基本數(shù)據(jù)：???????通道孔徑約5~45μm；端面開(kāi)口比約55%~80%；通道長(zhǎng)度與孔徑比的典型值為40。微通道板兩端鍍有鎳層，形成輸入輸出電極；微通道通常不垂直于斷面，具有7~15度傾角；通道內(nèi)的表層具有半導(dǎo)電和較高的二次電子發(fā)射特性；有時(shí)在微通道板輸入端鍍上約厚1~3nm的三氧化二鋁膜，用于防通道內(nèi)的離子反饋，保護(hù)像管的光陰極，避免其受離子沖擊。 微通道板(MCP)的構(gòu)成?通道孔徑約5~45μm；15皮料玻璃一次化料→二次化料→機(jī)械拉管→退火→刻槽→清洗芯料玻璃熔煉→制棒→退火→研磨、拋光→刻槽→清洗實(shí)體邊玻璃熔煉→制棒→退火→研磨、拋光→刻槽→清洗拉單絲→排復(fù)絲棒→拉復(fù)絲→選復(fù)絲→排板(排屏)→壓板→切片→滾圓→倒邊磨、拋→清洗→檢驗(yàn)→清洗→腐蝕→清洗→烘干→氫還原→鍍電極→檢驗(yàn)→測(cè)試→包裝→與制管工藝兼容性試驗(yàn)微通道板的制備過(guò)程皮料玻璃一次化料→二次化料→機(jī)械拉管→退火→刻槽→清洗拉單絲16微通道板的制備過(guò)程微通道板的制備過(guò)程17標(biāo)準(zhǔn)MCP(左)和擴(kuò)口的高性能MCP(右)的SEM圖標(biāo)準(zhǔn)MCP(左)和擴(kuò)口的高性能MCP(右)的SEM圖18?微通道板的構(gòu)成及制備過(guò)程???通道內(nèi)的二次電子發(fā)射輸出電流密度的飽和效應(yīng)離子反饋VsVm1Vm2VcVa微通道板的結(jié)構(gòu)和增益原理?微通道板的構(gòu)成及制備過(guò)程?通道內(nèi)的二次電子發(fā)射VsVm1V19??二次電子發(fā)射：當(dāng)高速電子入射到固體表層，連續(xù)與體內(nèi)電子碰撞使電子受激而逸出表面的過(guò)程稱為二次電子發(fā)射。其出射的電子數(shù)與入射電子數(shù)之比定義為二次電子發(fā)射系數(shù)δ(或二次電子倍增系數(shù))二次電子發(fā)射系數(shù)是入射電子加速電位和入射角的函數(shù)通道內(nèi)的二次電子發(fā)射?二次電子發(fā)射：當(dāng)高速電子入射到固體表層，連續(xù)與體內(nèi)電子碰撞20???微通道板入射端對(duì)著光電陰極，位于電子光學(xué)系統(tǒng)像面上，出口端對(duì)著熒光屏；入射電子在通道內(nèi)連續(xù)倍增，直至從通道出口端出射為止；通道板的各通道彼此隔離，因此它可以將二維分布的電子流對(duì)應(yīng)地增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)電子圖像增強(qiáng)。通道內(nèi)的二次電子發(fā)射?微通道板入射端對(duì)著光電陰極，位于電子光學(xué)系統(tǒng)像面上，出口端21?微通道板的構(gòu)成???通道內(nèi)的二次電子發(fā)射輸出電流密度的飽和效應(yīng)離子反饋VsVm1Vm2VcVa微通道板的結(jié)構(gòu)和增益原理?微通道板的構(gòu)成?通道內(nèi)的二次電子發(fā)射VsVm1Vm2VcV22輸入電流密度增大到一定程度后，輸出電流不再隨輸入電流增加而增加，這一最大的輸出電流密度稱為微通道板的飽和電流密度?！?/p>

飽和效應(yīng)可以自行恢復(fù)◆

且只限于每個(gè)通道而不影響臨近通道?！?/p>

微通道板的自飽和效應(yīng)使像管具有防強(qiáng)光特性，保護(hù)熒光屏不致于灼傷損壞?！?/p>

自飽和效應(yīng)的原因－?

連續(xù)工作時(shí)的通道壁電阻效應(yīng)?

脈沖工作時(shí)的通道壁充電效應(yīng)?

空間電荷效應(yīng)輸出電流密度的飽和效應(yīng)輸入電流密度增大到一定程度后，輸出電流不再隨輸入電流增加而增23?微通道板的構(gòu)成?

通道內(nèi)的二次電子發(fā)射?

輸出電流密度的飽和效應(yīng)?

離子反饋VsVm1Vm2VcVa微通道板的結(jié)構(gòu)和增益原理?微通道板的構(gòu)成?通道內(nèi)的二次電子發(fā)射?離子反饋VsVm24

像管內(nèi)殘余的氣體分子在微通道板的輸出端會(huì)受到密集的二次電子碰撞而電離，所產(chǎn)生的正電子在電場(chǎng)的作用下會(huì)轟擊像管的光陰極，從而產(chǎn)生電子發(fā)射在熒光屏形成亮斑，稱為離子斑。它一方面破壞了微通道板的線性工作特性，同時(shí)也降低了陰極的壽命，因此必須避免離子反饋。離子反饋 像管內(nèi)殘余的氣體分子在微通道板的輸出端會(huì)受到密集的二離子反25消除或減少離子反饋的措施有如下