二代微光像增强器的发展与应用

微光像增强器在90年代中后期进入了新的发展和应用阶段,主要表现为二代像增强器在性能指标上有了质的提高,出现了性能能与三代微光像增强器相媲美的高性能超二代像增强器.本文着重对超二代像增强器在国内的应用前景进行分析和比较.     

微光夜视仪对强闪光的响应研究

对微光夜视仪进行了强光干扰试验，得到了夜视仪对强闪光的响应现象，并对相应的试验结果进行了初步分析．试验结果表明，强光对超二代微光夜视仪可以进行干扰，其干扰时间与强光发光强度与持续时间有关．     

基于自动门控电源的微光像增强器局部强光防护

自动门控电源作为微光像增强器的能量来源,其局部强光防护方法研究对完善自动门控电源控制策略、提升微光像增强器强光使用性能具有重要意义。分析了匹配传统直流高压电源与自动门控电源的微光像增强器大动态照度范围应用的优劣势,提出了一种能够使微光像增强器兼具高照度应用和低照度局部强光防护能力的自动门控电源设计思路,并给出了自动门控电源电路的控制策略实现方法。     

普通高压电源超二代微光像增强器亮度增益温度特性研究

针对匹配普通高压电源的超二代微光像增强器亮度增益在高温条件下大幅下降的问题,根据理论分析搭建了高低温试验平台,并分别对普通高压电源超二代像增强器、像增强管和普通高压电源的高低温特性进行研究。试验结果表明,匹配普通高压电源的超二代像增强器高温（55℃）亮度增益与低温（-55℃）相比衰减约65%;在阴极电压、MCP电压和阳极电压恒定的条件下,像增强管高温亮度增益仅衰减约20%,且主要是由于阴极灵敏度和荧光屏发光效率随温度升高而降低导致的;普通高压电源高温（55℃）与低温（-55℃）相比阴极电压降低约40 V,MCP电压降低约18 V,阳极电压降低约100 V,三者共同作用加剧了普通高压电源超二代像增强器高温亮度增益的衰减。因此,在高温条件下通过软、硬件的方式对电源阴极电压、MCP电压和阳极电压进行补偿是提高普通高压电源超二代微光像增强器高低温亮度增益一致性的有效手段。     

头盔式双目微光夜视仪研制

介绍了头盔式双目激光助视/微光夜视仪的设计,它是由激光助视系统,特种光学镜头,高性能微光像增强器组成的主被合一的新型激光夜视仪器.与以往的国内的夜视眼镜相比,它以非球面物镜以及助视功能为特色,以双管高性能超二代像增强器为核心,参照了国外的最新的头盔微光夜视仪的光学系统数据,灵敏度高,图像清晰,并适于头戴和手持两用,其探测阈值延伸到10-3lx以下,改变了目前大多数的微光夜视仪器固有的缺陷,使得在任何恶劣的条件下也可以正常工作.     

z头盔式双目微光夜视仪研制

介绍了头盔式双目激光助视／微光夜视仪的设计，它是由激光助视系统，特种光学镜头，高性能微光像增强器组成的主被合一的新型激光夜视仪器。与以往的国内的夜视眼镜相比，它以非球面物镜以及助视功能为特色，以双管高性能超二代像增强器为核心，参照了国外的最新的头盔微光夜视仪的光学系统数据，灵敏度高，图像清晰，并适于头戴和手持两用，其探测阈值延伸到10^-3 lx以下，改变了目前大多数的微光夜视仪器固有的缺陷，使得在任何恶劣的条件下也可以正常工作。     

大动态范围微光夜视系统强光适应性试验方法研究

微光夜视系统具有功耗低、重量轻、图像质量符合人眼观察习惯等应用优势,目前仍是世界各国使用最广泛、装备量最大的军用夜视装备。随着微光夜视系统核心器件——像增强器动态范围的不断扩大,对有效开展系统强光适应性试验提出了新的要求。为准确、客观评价大动态范围夜视系统的强光适应性能,本文从理论上修正了光学系统中像增强器阴极面照度的计算模型,并依据像增强器强光性能参数,设计了试验方法。经外场试验验证,该方法可以较为准确评价大动态微光夜视系统强光适应性,可为微光夜视装备强光适应性试验提供技术支撑。     

高性能超二代像增强器及发展

本文介绍了高性能超二代像增强器的技术特征及性能,并与普通超二代像增强器进行了比较,提出了进一步改进高性能超二代像增强器性能的技术途径。超二代像增强器是在二代像增强器基础上,采用新技术、新工艺和新材料而发展起来的,性能较二代像增强器有大幅提升。近年来,超二代像增强器由于使用了光栅窗,性能又有了进一步的提升。光栅窗的使用,增加了Na₂KSb光电阴极膜层的吸收系数,使阴极灵敏度达到1000 μA·lm-1以上,10-4 lx照度条件下的分辨力达到17 lp·mm-1以上。可以预计,通过进一步优化和改进Na₂KSb光电阴极膜层的制作工艺,同时进一步优化光栅窗的结构,提高光栅窗的增强系数,那么Na₂KSb光电阴极的灵敏度将会达到1350~1800 μA·lm-1,信噪比达到35~40;通过4 μm小丝径MCP以及3 μm光纤面板的应用,分辨力将会达到81 lp·mm-1以上。     

1XZ 20／30W二代微光像增强器的设计与研制

本文分两部分论述了１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器的设计与研制：（１）１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器设计参数的确定原则和方法，（２）１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器电子光学系统设计计算及性能分析。１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器的设计，是吸取国内外同类产品的优点，结合我国的现实情况进行设计的。研制结果表明，本设计计算方法正确，结构设计合理，技术性能优越，工艺技术先进，环境试验可靠。并且零件、材料基本立足于国内，适于大批量生产，并能够与国际上同类产品１０－ＸＸ１３８３互换使用，达到８０年代国际同类产品的先进水平。     

非相干强光干扰可见光成像研究

激光是干扰可见光侦察与告警、跟踪与制导系统的常用技术手段,但存在着频段短、波束窄、瞄准难等问题。非相干强光干扰技术能有效弥补激光干扰技术的不足,针对非相干强光干扰可见光成像系统的理论分析与实验测试问题,分析了非相干强光干扰可见光成像系统的技术机理,研究了基于图像结构相似性的干扰效果分析模型,构建了检测干扰过程并获取测试数据的实验平台,实验测试并定量分析了光源照度、入射方向、等效距离、背景照度和视场大小等参数条件的变化对可见光成像质量、干扰实施前后图像的相似程度、非相干强光干扰效果的影响。结果表明：当入射到探测器表面的非相干强光定向光束照度值满足一定条件后,实施干扰前后的图像结构相似性参数平均结构相似度值减小,干扰后的图像质量下降、失真严重,模糊了图像中的有效信息,呈现出难以识别目标与背景的干扰效果。该研究成果可为非相干强光定向光束干扰可见光侦察系统和电视制导武器提供技术支撑和方法参考。     

欧洲超二代像增强器技术的选择及进一步发展

二代像增强器采用Na₂KSb光电阴极,三代像增强器却采用GaAs光电阴极。由于GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度,因此三代像增强器的性能远高于二代像增强器。在二代像增强器基础上发展的超二代像增强器,阴极灵敏度有了很大提高,因此性能也有很大提高,同时大大缩短了与三代像增强器的性能差距。超二代像增强器属于Na₂KSb材料体系,生产成本低,与三代像增强器相比性价比较高,所以欧洲的像增强器产商选择了超二代像增强器技术的发展路线。超二代与三代像增强器技术并行发展了30多年,两者性能均有大幅提高。超二代与三代像增强器的性能差距主要体现在极低照度（＜10－4 lx）条件下,而在其它照度条件下,性能基本相当。超二代像增强器的性能仍有提高的空间。增益方面,在微通道板的通道内壁上制作高二次电子发射系数的材料膜层可以提高增益;信噪比方面,采用光栅窗可提高阴极灵敏度,从而提高信噪比;分辨力方面,在微通道板输出端制作半导体膜层、采用高清荧光屏均可提高分辨力。阴极灵敏度是光电阴极的指标,不是像增强器的整体性能指标。阴极灵敏度对像增强器整体性能的影响体现在增益、信噪比以及等效背景照度指标中。无论是超二代还是三代像增强器,都区分不同的型号。不同型号的超二代或三代像增强器性能均不相同。超二代和三代像增强器的性能指标是在A光源条件下测量的,而A光源光谱分布与实际应用环境中的光谱分布并不等同,同时Na₂KSb和GaAs光电阴极的光谱分布不相同,所以超二代和三代像增强器的信噪比、分辨力等性能指标不具备可比性。     

基于超二代像增强器的微光夜视仪设计

提出了一种设计手持式微光夜视仪的思路,选择了高质量的超二代像增强器,设计了性能优良的光学系统,进行了精细的像差校正,实现了Gen II＋像增强器、光学系统和人眼的光谱匹配.在10^-3 lx照度下,对人视距提高到350～400 m,对车辆视距达到700～900 m.     

1XZ20／30W二代微光像增强器电子光学系统设计计算与研制

本文论述了１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器电子光学系统具有的特点，像增强管前级倒像系统电子光学的设计计算，电子光学成像参量的计算，像增强管的结构与工艺特点，最后介绍了研制结果并与国际上同类产品进行了比较。１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器技术性能优良，工艺技术先进，结构设计合理，像增强器所用零件和原、材、辅料基本实现国产化，适于大批量生产。     

三代微光像增强器亮度增益对像质影响的分析

为研究三代微光像增强器亮度增益对像质的影响,提出对不同增益条件下荧光屏输出图像的像质进行对比分析,以提高三代微光像增强器的成像质量。首先,在三代微光像增强器的理论基础上,论证了亮度增益会直接影响像增强器的成像质量。然后,通过图像质量评价的两个重要参数信噪比和分辨力,建立像质评价系统并搭建实验装置。最后,通过实验结果表明,在无月夜天光照度条件下,当亮度增益取得最佳值时,输出图像在视场明亮清晰的同时分辨力由32 lp/mm提升至40.3 lp/mm。证明该研究对夜间环境中,如何通过合理设置亮度增益值使微光夜视仪获得最佳成像质量具有指导意义。     

关于微光像增强器的品质因数

20世纪60年代以来,微光夜视像增强器的技术进步一直是以“代”来评价的。通常理解是一代比一代优越。20世纪,在微光夜视像增强器发展的过程中,相继出现60年代的纤维光学面板级联耦合的像增强器(第一代),70年代的微通道板像增强器(第二代)和80年代的GaAs负电子亲和势光阴极像增强器(第三代)。从事夜视技术的科学家们一直在探索新一代或第四代像增强器技术。什么是第四代,在夜视学术界是有争论的。问题在于,像增强器以代来划分,以代来评价,是否合适和全面;评价像增强器的优劣是性能还是技术;以什么表示像增强器的性能更好和更全面;这些问题引起了夜视学术界的深思。文中阐述了微光像增强器总体性能应以品质因数而不是代的概念进行评价。     

三代微光像增强器制管工艺对阴极光电发射性能的影响

针对三代微光像增强器阴极激活灵敏度低的问题,运用分析仪器对组件进入激活系统前后的过程质量进行在线追综监测,分清了工艺质量对制备阴极灵敏度的影响,经改进工艺,试制出性能合格的三代微光像增强器.     

超二代与三代像增强器性能的比较研究

超二代和三代像增强器是两种不同技术的像增强器,其在光电阴极、减反膜、离子阻挡膜以及阴极电压方面存在区别。在极限分辨力方面,尽管三代像增强器GaAs光电阴极的电子初速小、出射角分布较窄以及阴极电压较高,但目前两种像增强器的极限分辨力均相同,三代像增强器GaAs光电阴极的优势在现有极限分辨力水平下并未得到发挥。在信噪比方面,尽管GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度,但因为较高的阴极电压以及离子阻挡膜透过率的影响,使得两种像增强器的信噪比基本相同,三代像增强器GaAs光电阴极高灵敏度的优势也未得到发挥。在增益方面,尽管三代像增强器具有更高的阴极灵敏度以及较高的阴极电压,但超二代像增强器通过提高微通道板的工作电压来弥补阴极灵敏度以及阴极电压的不足,因此在现有像增强器增益的条件下,两种像增强器的增益完全相同。在等效背景照度方面,由于三代像增强器GaAs光电阴极的灵敏度更高,因此在相同光电阴极暗电流的条件下,三代像增强器可以获得更低的等效背景照度,所以三代像增强器较超二代像增强器具有更高的初始对比度。在光晕方面,由于三代像增强器光电阴极的灵敏度较高,同时具有离子阻挡膜,因此理论上讲,三代像增强器较超二代像增强器具有更高的光晕亮度,但实际的情况是两种像增强器的光晕亮度基本相同。在杂光方面,GaAs光电阴极具有减反膜,因此杂光较超二代像增强器低,所以三代像增强器的成像更清晰,层次感更好。在带外光谱响应方面,由于超二代像增强器Na₂KSb（Cs）光电阴极的带外光谱响应高于三代像增强器,因此在近红外波段进行辅助照明时,超二代像增强器较三代像增强器成像性能更好。在低照度分辨力方面,具有相同性能参数的超二代和三代像增强器具有相同的低照度分辨力。需要注意的是,这是在标准A光源测试条件下所得出的结论。当实际的环境发射光谱分布与标准A光源发射光谱分布不相同时,两种像增强器的低照度分辨力将会不同。     

MCP增益与首次碰撞时电子能量关系的试验研究

首次碰撞时电子的能量对微通道板的增益产生影响.为了揭示它们之间的变化关系,分别测试了标准型和高性能6μm孔径的微通道板的电流增益和电子增益随首次碰撞时电子能量的变化关系曲线,讨论了两者在微光像增强器中的相对优势,预示高性能MCP使用于微光像增强器中的技术潜力.     

二代倒像微光像增强器管内质量污染分析

针对二代倒像微光像增强器研制中出现的制管成品率低的问题,全面对制管工艺过程中质量污染产生的根溽和污染给管子带来的问题进行了分析、讨论,并结合制管进行了证实。有油真空处理设备中的油蒸气返流是造成管子部件污染的主要原因,而制管过程中工艺质量控制不严格和技术不成熟均影响了器件研制的成功率。通过对制管技术的研究和工艺的改进,研制成功了性能指标全面合格的二代倒像微光像增强器。     

一种带新型自动门控电源的像增强器

针对第二代像增强器普遍存在的动态范围小,不能在强光下工作的缺点,设计了自动门控电源取代直流高压电源为第二代像增强器供电的全新方案,为提高第二代像增强器性能开辟了一条新途径。