超二代像增强器分辨力提高方法

为进一步提高超二代像增强器分辨力,分析了阴极输入窗、多碱光电阴极、微通道板、荧光屏等对超二代像增强器分辨力的影响,提出了减小阴极近贴距离、减小微通道板通道孔径、减小光纤面板输出窗丝径以及对微通道板镀制防电子弥散膜来提高分辨力的方法,并通过实验得到了验证。实验结果表明,随着阴极近贴距离的不断减小,分辨力可以得到逐步提高。阴极近贴距离为0.08mm的条件下,缩小光纤面板输出窗的丝径,缩小微通道板的孔径,且在微通道板的输出面镀制防电子弥散膜,可以使超二代像增强器的分辨力达到72 lp/mm,最高可达到76 lp/mm,比原有超二代像增强器的分辨力提高了33.33%。     

像增强器亮度增益测试的重复性研究

亮度增益是衡量微光像增强器图像增强能力的一个重要技术指标,其直接影响着微光夜视系统的观察效果。为了提高像增强器亮度增益测试的重复性,在给像增强器提供稳定供电的条件下研究了光源色温、光源输出光亮度以及荧光屏发光亮度随时间的变化过程,分析了光源色温和光源输出光亮度对于亮度增益的影响机理以及荧光屏发光亮度对于亮度增益测试的影响过程,确定了光源的预热时间不少于15 min且像增强器的工作时间不少于1 min的结论。实际测试结果表明:当光源充分预热且严格控制像增强器的工作时间时测量得到的像增强器亮度增益的重复性优于3%。     

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。     

基于超二代像增强器的微光夜视仪设计

研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律,掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合,得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降,分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中,亮度增益与工作时间呈指数函数变化,即当超二代微光像增强器在10000 h的工作时间内,亮度增益随工作时间的变化速率较快,但随着工作时间增加,亮度增益下降速率变慢,且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化,且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后,其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关,且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言,微通道板增益的稳定性变化较大。     

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。     

MCP输入增强膜对像增强器主要性能的影响研究

MCP是一种超快响应的电子倍增器,在像增强器和光电倍增管中有广泛应用。本文首先介绍了MCP输入增强膜原理,之后利用真空镀膜方法在MCP的输入端镀制了一层具有高二次电子发射系数的膜层,并通过面电阻、XPS表征了膜层特性。通过试验,对比测量了镀膜MCP和常规MCP像增强器的信噪比、MCP增益以及像增强器分辨力,测量结果表明,镀膜MCP像增强器的信噪比、MCP增益较常规MCP像增强器的信噪比、MCP增益均有提高,但像增强器分辨力有所下降。常规MCP像增强器的信噪比平均为25.27、MCP增益平均为209.5、像增强器分辨力平均为61 lp/mm,而镀膜MCP像增强器的信噪比平均为29.53、MCP增益平均为450.5、像增强器分辨力平均为54.75lp/mm。镀膜MCP像增强器信噪比和MCP增益提高的原因是MCP输入端镀膜以后,表面二次电子发射系数提高。另外由于MCP输入端表面二次电子发射系数提高,导致镀膜MCP输入端表面散射电子数量的增加,使得镀膜MCP像增强器分辨力有所下降。     

强光对超二代像增强器图像的干扰研究

通过开展非相干强光对高性能超二代微光像增强器的饱和干扰实验,得到了非相干强光对高性能超二代微光像增强器的干扰现象,对其干扰图像、干扰过程和干扰后恢复情况进行了分析,研究了强光辐射对微光像增强器电子增益的影响,分析了干扰光辐射照度与干扰形成光斑尺寸之间的关系。     

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。     

微光像增强器自动门控电源技术研究

针对微光像增强器在高照度下出现的输出图像饱和现象,提出了混合式自动亮度控制方法,论述了微光像增强器自动门控技术、光电子快门控制原理,以及大动态范围自动亮度控制方法,给出了自动门控电源设计框图和混合式自动亮度控制工作时序以及实验结果,分析讨论了设计中的4个关键问题。     

微光像增强器亮度增益测量及寿命预测

亮度增益是进行微光像增强器寿命预测时常用的一个重要参量,高精确度的亮度增益测量可以提高微光像增强器寿命预测的准确性.本文基于亮度增益的测量原理,通过分析测量装置的组成部分及相关误差特性,给出了能有效降低亮度增益测量误差的处理方案,该方案经试验证明像增强器寿命预测的准确度有所提高,其与试验结果之间的相对偏差小于4％,为提高微光像增强器的工程研制效率提供一种有效检测手段.     

像增强器亮度增益和等效背景照度测试仪的计算机模拟与研制

亮度增益和等效背景照度是衡量像增强器性能的两个重要参数,针对这两个参数的测试要求,本文阐述像增强器亮度增益和等效背景测试仪的计算机模拟与结构设计。并利用研制的测试仪对多种型号的像增强器的亮度增益和等效背景照度进行了测试,给出并分析了测试结果。结果表明,本测试仪的计算机模拟和结构设计是合理有效的。     

像增强器亮度增益和等效背景照度测试仪的研制

亮度增益和等效背景照度是衡量像增强器性能的两个重要参数,针对这两个参数的测试要求,阐述像增强器亮度增益和等效背景的测试原理和测试仪的结构设计.利用研制的测试仪对多种型号的像增强器的亮度增益和等效背景照度进行了测试,给出并分析了测试结果.结果表明,本测试仪的结构设计是合理有效的.     

像增强器在高速图像采集中的应用分析

对以9350EOS-3-PRO三代像增强器和MC1362高速相机为平台搭建的高速采集系统进行了简单介绍,对可能影响像增强器工作的外部因素进行了实验分析。从电压和照度两个方面出发,通过实验采集数据并用MATLAB软件处理后得到结果。分析结果表明,当电压在2.98 V~4.22 V之间时,成像效果无明显变化,但在低照度环境下能显著提高成像效果,在高照度环境下工作容易饱和,有待进一步改善     

像增强型夜视系统的图像信息传递

在分析了像增强夜视系统信息传递的基础上，指出像增强器输出端荧光屏至人眼的图像传递过程，构成了像增强夜视系统信息传递量的限制．提出了采用系统信息传递量作为夜视系统设计与评价的方法，利用这种方法可以发现在像增强器增益足以补偿光谱选道衰减的条件下，采用彩色像增强可以大幅度增加夜视系统传输的信息量．     

基于日盲紫外像增强器的大孔径透射式紫外光学系统设计

以微光夜视技术重点实验室研制的AlGaN光阴极日盲紫外像增强器为基础,设计了一款匹配于日盲紫外像增强器的紫外光学系统,以提升探测器的探测性能.光学系统的工作波段在240～280 nm,视场角40°,相对孔径为1/2.5.系统由5块标准球面镜组成,光学系统总长50.74 mm;光学传递函数在空间频率为40 lp/mm时,...