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?光纖面板為像增強器帶來了如下優(yōu)點:

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?光纖面板對像管的貢獻(xiàn)?光纖面板為像增強器帶來了如下優(yōu)點: 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

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2

n2

n1

sin1=1?=16

n2

n2

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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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n

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2

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+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?

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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→檢驗光纖面板制作工藝皮料玻璃一次化料→二次化料→機械拉管→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)成及制備過程?通道內(nèi)的二次電子發(fā)射VsVm1V13看一個視頻看一個視頻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?；緮?shù)據(jù)：???????通道孔徑約5~45μm；端面開口比約55%~80%；通道長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→清洗→腐蝕→清洗→烘干→氫還原→鍍電極→檢驗→測試→包裝→與制管工藝兼容性試驗微通道板的制備過程皮料玻璃一次化料→二次化料→機械拉管→退火→刻槽→清洗拉單絲16微通道板的制備過程微通道板的制備過程17標(biāo)準(zhǔn)MCP(左)和擴口的高性能MCP(右)的SEM圖標(biāo)準(zhǔn)MCP(左)和擴口的高性能MCP(右)的SEM圖18?微通道板的構(gòu)成及制備過程???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???微通道板入射端對著光電陰極，位于電子光學(xué)系統(tǒng)像面上，出口端對著熒光屏；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應(yīng)地增強，從而實現(xiàn)電子圖像增強。通道內(nèi)的二次電子發(fā)射?微通道板入射端對著光電陰極，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)工作時的通道壁電阻效應(yīng)?

脈沖工作時的通道壁充電效應(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)生的正電子在電場的作用下會轟擊像管的光陰極，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