4.2像管的主要特性分析解读
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分灵敏度R，与光度量表示的灵敏 度的换算
R R K
4 22
2.光源1的积分灵敏度与光源2的积分灵敏度的换算
3.用积分灵敏度换算成等效光通量
1 R2 R1 （4 25） 2 1K1 R2 R1 （4 28） 2 K2
4.2.4像管的背景特性
等效背景照度
等效背景照度是指在荧光屏上产生同暗背景相等的亮度时，光电阴极 面上所需的输入照度值，
EBe
EBe
Ldb
GL
Ldb为暗背景亮度
4 48
ib Ev iL ib
减小暗背景的方法：
减小热发射，选用热发射小的光电阴极，
降低阴极温度 降低电极污染，有利于降低局部场强和二次电子发射
D=Mr/M0-1 4-57
Mr实际的放大率， M0为理想的高斯图像放大率（通常认为中心区的放大率） D>0,则为枕形畸变， D<0，则为桶形畸变，由透镜场的结构所决定。
4.2.6.像管的时间响应 像管的时间响应特性主要由荧光屏所决定， 因为光电阴极的发射过程很短，约为10皮秒， 光电子在管中的渡越时间也很短，荧光屏的惰 性时间由荧光粉产类型和激发电子流密度所决 定 ，通常为毫秒。
3.背景对像质的影响： 像管的总背景亮度是暗背景亮度和入射辐射所引起的信号感 生背景亮度之和
Lb Ldb Lsd
4 49
没有考虑背景亮度时，图像的对比度：
Lmax Lmin C0 Lmax Lmin
考虑背景亮度时，图像的对比度：
4 50
Cb C0 1
4 56
1.电子光学系统的透过率要高，即电子光学系统阻拦电子尽可能 少，在保证系统像质的前提下，增大阳极孔径，保证边缘轨迹不 被切割。 2.阴极积分灵敏度要大，延伸光电阴极长波响应，既可提高对比， 又可提高增益。这是因为夜天光主要在红外区，绿色的草木在这 一波段反射强，与目标的反射能力相差很大。 3.加速电压越高，增益越大但是过大的电压会加大场致发射，甚 至放大，严重影响成像质量。 4.荧光屏的发光效率要高，选择合适的粉，且粉层越厚，荧光效 率高，但鉴别率会降低。 5.窗口有中间耦合材料的透光率要高 6.缩小电子光学系统的线倍率，亮度将以平方关系增加。 但是 图像太小，视角小，不利于观察。
R Rm
4 17
光谱匹配是指像管的光源与光电阴极、光电 阴极与荧光屏、荧光屏与人眼视觉函数或摄 像机之间的光谱分布匹配，匹配良好，像管 将获得较高的灵敏度。 由于对于同一光电阴极，峰值灵敏度为一常 数，与光源无关，因此只要光谱匹配系数大， 就说明该光电阴极对该光源灵敏度高。
( ) R ( ) d ( ) d
M为光出射度
GLe GL K
4 36
(3) 光通量增益：即用光通量来表示增益
G
out in
4 37
G
MAS A GL S EV AC AC
4 38
As荧光屏有效面积 Ac光电阴极有效面积
AC MAC GL G As EV AS
亮度增益的分析 在一定的光照度范围内，亮度增益与 , R, ,U 成正比，我 们主要通过调节以下参数来提高增益。
4.2.3像管的光传递特性 像管的光传递特性指输出亮度随入射照度的关系：当入射 亮度较低时，有线性关系，当入射照度达到一定值后，亮 度不再增加，出现饱和，出现饱和后，亮度增益将随照度 增加而减小。
4.2.3像管的光传递特性 亮度增益出现饱和的原因： 1.光电阴极光电发射的有限性，即入射光达到一定值后，阴 极出现疲劳现象，阴极没有能力迅速补偿失去的大量电子， 使得光电子发射的数目减少。。 2.空间电荷区。入射照度增加，阴极发射电子数目增加，光 电子奔赴荧光屏的过程中，空间电荷效应增加，结果使部 分电子不能打在屏上，影响亮度。 3.光电子密度太大，荧光屏的发光能力也不可能无限地增加。 荧光屏会出现亮度饱和现象，所以在测试像管增益时，要 考虑光照度使得光学传递特殊处在线性范围。
1K2 2 1 （4 31 ） 2 K1
4.2.2. 像管的增益特性
(1)亮度增益：荧光屏的亮度L和入射至光电阴极面上的照度EV之比， 以GL表示：
GL
L EV
4 33
对于朗伯源来说，即理想化的扩展源，亮度不随方向而变化
GL
(2)辐射亮度增益
M EV
4 34
光照小时，图像对比度将随着入 射光的减小而迅速恶化，这是由 于光照度减小，暗背景起主要作 用，对比度恶化程度增加。 当光照较大时，对比度以一个大 致不变的恶化系数恶化，这主要 是由于入射辐射所引起的感生背 景亮度所致，这时背景照度可以 忽略不计。
4.2.5.像管的传像特性：
在像管中影响图像几何形状的因素主要是电子光学系统 如：电子光学系统的放大率和畸变 放大率 荧光屏上像点到光轴的距离与阴极面上对应点到光轴距 离之比称为变像管点所在环带的放大率M。 畸变：
4.2.7.空间分辨特性 空间频率：单位空间上变化的周期数 一般有两种表示方法： （1）单位长度上的周期数 单位lp/mm。
1 f 2b
4 59
（2）用整个目标上的周期数表示
1 ft h 2b
4.2 像管的主要特性分析 4.2.1. 光谱响应特性 光谱响应特性由光电阴极的响应特性决定，因 此描述像管光谱响应性的参量与第3章光电阴极的 一致。 光电阴极积分灵敏度 光阴极的量子效率决定了管子的灵敏度，量子效 率对波长的依赖性决定了管子的光谱响应， 光阴极的暗电流,量子效率决定了像的对比度,最大 信噪比，对比度,信噪比又决定了照度最低情况下 的分辨率。
2.信号感生背景 当像管受到辐照时，还要引起一种与入射信号无关的附加 背景亮度，称为感生背景。主要来源于光反馈和离子反馈。
光反馈: 由于管壁散射等因素导致光电阴极产生不希望有 的电子发射，并在荧光屏上引起一个附加的背景亮度。
离子反馈：由于管内殘余的气体被电离后，正离子轰击阴 极表面产生的大量的二次电子发射。
R R K
4 22
2.光源1的积分灵敏度与光源2的积分灵敏度的换算
3.用积分灵敏度换算成等效光通量
1 R2 R1 （4 25） 2 1K1 R2 R1 （4 28） 2 K2
4.2.4像管的背景特性
等效背景照度
等效背景照度是指在荧光屏上产生同暗背景相等的亮度时，光电阴极 面上所需的输入照度值，
EBe
EBe
Ldb
GL
Ldb为暗背景亮度
4 48
ib Ev iL ib
减小暗背景的方法：
减小热发射，选用热发射小的光电阴极，
降低阴极温度 降低电极污染，有利于降低局部场强和二次电子发射
D=Mr/M0-1 4-57
Mr实际的放大率， M0为理想的高斯图像放大率（通常认为中心区的放大率） D>0,则为枕形畸变， D<0，则为桶形畸变，由透镜场的结构所决定。
4.2.6.像管的时间响应 像管的时间响应特性主要由荧光屏所决定， 因为光电阴极的发射过程很短，约为10皮秒， 光电子在管中的渡越时间也很短，荧光屏的惰 性时间由荧光粉产类型和激发电子流密度所决 定 ，通常为毫秒。
3.背景对像质的影响： 像管的总背景亮度是暗背景亮度和入射辐射所引起的信号感 生背景亮度之和
Lb Ldb Lsd
4 49
没有考虑背景亮度时，图像的对比度：
Lmax Lmin C0 Lmax Lmin
考虑背景亮度时，图像的对比度：
4 50
Cb C0 1
4 56
1.电子光学系统的透过率要高，即电子光学系统阻拦电子尽可能 少，在保证系统像质的前提下，增大阳极孔径，保证边缘轨迹不 被切割。 2.阴极积分灵敏度要大，延伸光电阴极长波响应，既可提高对比， 又可提高增益。这是因为夜天光主要在红外区，绿色的草木在这 一波段反射强，与目标的反射能力相差很大。 3.加速电压越高，增益越大但是过大的电压会加大场致发射，甚 至放大，严重影响成像质量。 4.荧光屏的发光效率要高，选择合适的粉，且粉层越厚，荧光效 率高，但鉴别率会降低。 5.窗口有中间耦合材料的透光率要高 6.缩小电子光学系统的线倍率，亮度将以平方关系增加。 但是 图像太小，视角小，不利于观察。
R Rm
4 17
光谱匹配是指像管的光源与光电阴极、光电 阴极与荧光屏、荧光屏与人眼视觉函数或摄 像机之间的光谱分布匹配，匹配良好，像管 将获得较高的灵敏度。 由于对于同一光电阴极，峰值灵敏度为一常 数，与光源无关，因此只要光谱匹配系数大， 就说明该光电阴极对该光源灵敏度高。
( ) R ( ) d ( ) d
M为光出射度
GLe GL K
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(3) 光通量增益：即用光通量来表示增益
G
out in
4 37
G
MAS A GL S EV AC AC
4 38
As荧光屏有效面积 Ac光电阴极有效面积
AC MAC GL G As EV AS
亮度增益的分析 在一定的光照度范围内，亮度增益与 , R, ,U 成正比，我 们主要通过调节以下参数来提高增益。
4.2.3像管的光传递特性 像管的光传递特性指输出亮度随入射照度的关系：当入射 亮度较低时，有线性关系，当入射照度达到一定值后，亮 度不再增加，出现饱和，出现饱和后，亮度增益将随照度 增加而减小。
4.2.3像管的光传递特性 亮度增益出现饱和的原因： 1.光电阴极光电发射的有限性，即入射光达到一定值后，阴 极出现疲劳现象，阴极没有能力迅速补偿失去的大量电子， 使得光电子发射的数目减少。。 2.空间电荷区。入射照度增加，阴极发射电子数目增加，光 电子奔赴荧光屏的过程中，空间电荷效应增加，结果使部 分电子不能打在屏上，影响亮度。 3.光电子密度太大，荧光屏的发光能力也不可能无限地增加。 荧光屏会出现亮度饱和现象，所以在测试像管增益时，要 考虑光照度使得光学传递特殊处在线性范围。
1K2 2 1 （4 31 ） 2 K1
4.2.2. 像管的增益特性
(1)亮度增益：荧光屏的亮度L和入射至光电阴极面上的照度EV之比， 以GL表示：
GL
L EV
4 33
对于朗伯源来说，即理想化的扩展源，亮度不随方向而变化
GL
(2)辐射亮度增益
M EV
4 34
光照小时，图像对比度将随着入 射光的减小而迅速恶化，这是由 于光照度减小，暗背景起主要作 用，对比度恶化程度增加。 当光照较大时，对比度以一个大 致不变的恶化系数恶化，这主要 是由于入射辐射所引起的感生背 景亮度所致，这时背景照度可以 忽略不计。
4.2.5.像管的传像特性：
在像管中影响图像几何形状的因素主要是电子光学系统 如：电子光学系统的放大率和畸变 放大率 荧光屏上像点到光轴的距离与阴极面上对应点到光轴距 离之比称为变像管点所在环带的放大率M。 畸变：
4.2.7.空间分辨特性 空间频率：单位空间上变化的周期数 一般有两种表示方法： （1）单位长度上的周期数 单位lp/mm。
1 f 2b
4 59
（2）用整个目标上的周期数表示
1 ft h 2b
4.2 像管的主要特性分析 4.2.1. 光谱响应特性 光谱响应特性由光电阴极的响应特性决定，因 此描述像管光谱响应性的参量与第3章光电阴极的 一致。 光电阴极积分灵敏度 光阴极的量子效率决定了管子的灵敏度，量子效 率对波长的依赖性决定了管子的光谱响应， 光阴极的暗电流,量子效率决定了像的对比度,最大 信噪比，对比度,信噪比又决定了照度最低情况下 的分辨率。
2.信号感生背景 当像管受到辐照时，还要引起一种与入射信号无关的附加 背景亮度，称为感生背景。主要来源于光反馈和离子反馈。
光反馈: 由于管壁散射等因素导致光电阴极产生不希望有 的电子发射，并在荧光屏上引起一个附加的背景亮度。
离子反馈：由于管内殘余的气体被电离后，正离子轰击阴 极表面产生的大量的二次电子发射。