第7章真空成像器件

4．x射线象增强器 x射线象增强器的作用是将不可见的X射线图 象转换成可见光图象，并校图象亮度增强。 它是由：输入荧光屏、光电阴极、电子光学系 统和输出荧光屏组成，
原理是: x射线通过被检体时，由于各部分 对x射线的吸收不同，在输入荧光屏上形 成被检体的x射线图象，经荧光屏转换成 微弱的可见光图象，微弱的可见光图象 激发光电阴极产生相应的电子图象，光 电子被出光电阴极、聚焦极和阳极组成 的静电透镜聚焦和加速，高能电子激发 输出荧光屏面，使电子图象转换成尺寸 缩小而亮度增强的可见光图象。
（3）荧光屏 荧光屏的作用是将电子动能转换成光能。 对荧光屏的要求是不仅应具有高的转换 效率，而且屏的发射光谱要同人眼或与 之耦合的下级光电阴极的响应一致。
二、特性参数 1、像管的光谱响应特性和光谱匹配 像管的光谱响应特性实际上就是第一光 电阴极的光谱响应特性，研究像管的光谱响 应特性有两大作用：决定光电阴极光电流； 提供目标与背景之间的光电子图像的对比。
光谱匹配是指在象管的光谱响应范围内光 源与光电阴极、光电阴极与荧光屏以及荧光 屏与人眼视觉函数之间的光谱分布匹配．
2、像管的增益特性 亮度增益定义为：荧光屏的光出射度 Bk 与 阴极入射照度Ek之比的 倍， Ba 1 6 GB , 若为单级相管，GB 10 S kVa 2
Ek M
（2）电子光学系统 像管中电子光学系统的任务有两个：加 速光电子；使光电子成像在像面上。 把能使电子流聚焦成像的电子光学系统称 为电子透镜。电子透镜可分为静电透镜和 磁透镜两类。
静电透镜即静电电子光学系统，靠静电 场来使光电子加速，聚焦成像。这种又分为 非聚焦型和聚焦型两种。 磁透镜即电磁复合系统，靠静电场的加 速和磁场来完成聚焦成像。
第七章 真空成像器件
真空成象器件根据管内有无扫描机构粗略地分 为象管和摄象管。 象管的主要功能是能把不可见光(红外或紫外) 图象或微弱光图象通过电子光学透镜直接转换成 可见光图象。 摄象管是一种把可见光或不可见光(红外、紫 外或x射线等)图象通过电子束扫描后转换成相应 的电信号，通过显示器件再成象的光电成象器件。
由此可知线性放大倍数M对GB影响较大，当M减小 时，GB增大，但M不能过小，因为荧光屏上的图 像太小时，会导致图像分辨率下降。提高GB的关 键因素还是加大加速电压，但不能加的太高。
3、等效背景照度 把象管臵于完全黑暗的环境中，当加上 工作电压后，荧光屏上仍然会发出一定亮 度的光这种无光照射时荧光屏的发光称为 象管的暗背景，由于暗背景的存在，使图 象的对比度下降甚至使微弱光图象淹没在 背景中而不能辨别。
这两种形式的变象管均由于采用银氧铂光电阴 极，其热发射系数大，量子效率低，所以工作 时要另加红外光源。但由于制造容易，成本低 廉，在红外夜视仪器中仍广泛应用。
2、选通式变象管 其只是在光电阴极和阳极之间增加了一对 带孔阑的金属电极称为控制栅，只要改 变控制栅的电压。只要改变控制栅极的 电压就可以控制冠电子发射。
4、分辨率 所谓分辨率是指当标准测试板通过象管 后，在荧光屏的每毫米长度上用目测法能 分辨得开的黑白相间等宽距条纹的对数 (即“空间频率”数)，单位是每毫米线对 数(Ip／mM)。
三、常用变像管 1、红外变像管 光电阴极采用银氧铯材料的象管一般 称为红外变象管，它是能将不可见的近 红外辐射图象转变为可见光图象的光电 成象器件。
பைடு நூலகம்
它具有较高的分辨率和象质。若改变微通 道板两端电压即可改变其增益，此种管 子还具有自动防强光的优点。
3．负电子亲和势(NEA)光电阴极和第三代象增强器 这种阴极不仅在可见光范围有较高的灵敏度， 而且在近红外区也有比银氧艳光电阴极高的量子 效率。第二代象增强器的微通道板结构配以这种 负电子亲和势光电阴极，这样就构成了第三代象 增强器，这种象增强器能同时起到光谱变换和微 光增强的作用，因此可做到一机二用。
7－1变象管和象增强器
变象管相象增强器统称为象管，部具有光 谱变换和图象增强的功能。
一、像管的结构和工作原理 1、结构
2、工作原理 光电阴极使不可见的亮度很低的辐射象 转换成电子图象，通过荧光屏将电子图象转换成 可见光学图象。电子光学系统对电子施加很强电 场，使电子获得能量，高速轰击荧光屏，使荧光 屏发射出强得多的光能。利用电子透镜能使电子 成象的原理将光电阴极发出的电子图象呈现在荧 光屏上。
B、聚焦型 在静电聚焦电子光学系统中，两个电 极分别与光电阴极和荧光屏连接，因电极 形状不同，有双圆筒电极系统和双球面电 极系统。作为阳极，带有小孔光栏让电子 通过，工作时阴极接零电位；阳极加直流 高压，此时在两电极之间就形成轴对称静 电场。
C、复合聚焦电子光学系统 复合聚焦电子光学系统是由磁场聚焦和电 场加速共同完成电子透镜成象作用的。
随着x射线象增强器的发展和改进，人们把 有隔离膜结构(为避免铯化现象，在荧光屏和光电 阴极之间夹一层薄玻璃或用真空蒸镀办法制隔离 膜)输入屏的增强器称为第一代x射线象增强器； 把用CsI：Na蒸镀层做输入屏的增强器称为 第二代x射线象增强器； 第三代是指McP板x射线象增强器。第三代x 射线象增强器灵敏度高，在一般室内光线下可直 接观察和照明。
A、非聚焦型 非聚焦型电子光学系统结构的象管比较简单， 它由两个子行电极(光电阴极和荧光屏)构成，因 两电极距离很近，所以非聚焦型象管又称近贴式 象管。 工作时极间加上高电压，形成纵向均匀电场。 均匀电场对光电子只有加速投射作用，没有聚焦 成象作用，所以从光电阴极同一点发出的不同韧 速的光电子，不能在荧光屏上会聚成一个象点， 而是一个弥散固斑，因此，近贴式象管的分辨率 较低。
7-3 真空摄像管
一、摄象管的作用及分类 摄象管是电视发送设备中的主要部件，它 的主要任务是在电视发送端把按空间分布的 光学图象转换成视频信号，它直接影响传送 图象的质量。
四、常用像增强器

1、级联式象增强器 由几个分立的单级象增强器组合而成为了增强 图像的亮度，必须注意荧光屏和后级光电阴极 的光谱匹配，即荧光屏发射的光谱峰值与光电 阴极的峰值波长相接近，而最后一级荧光屏的 发射光谱特性与人眼的明视觉光谱光视效率曲 线一致。

微通道板象增强器 微通道板象增强器是利用微通道的二次电 子倍增原理实现单级高增益图象增强，它 属于第二代象增强器。 微通道板象增强器主要有两种形式：双近 贴式和倒象式。
像管的基本结构有三部分组成：光电阴极、电子光 学系统和荧光屏。 （1）光电阴极 目前最常用的红外和可见光电阴极有： Ag-O-Cs，用于可见光和红外波段。 Sb-Cs，光电阴极的光谱响应主要在可见光区。 Sb-K-Na-Cs，光电阴极峰值和长波阈均向长波移动 负电子亲和势光电阴极：具有更长的长波阈和更高 的红光响应。 像管中常用的光电阴极是透射式的。上述阴极已在 第二章有所论述。
对双近贴式结构象增强器，其光电阴极、微 通道板、荧光屏三者相互靠得很近，故称 双近贴，光电阴极发射的光电子在电场作 用下，打到微通道板输入端，经MCP电子倍 增和加速后，打到荧光屏上．输出图象。 这种管子体积小、重量轻、使用方便，但 象质和分辨率较差。
倒象式结构：在管内荧光屏前插入微通道板， 微通道板的输出端与荧光屏之间仍采用近贴聚焦。 其原理是：由光纤面板上的光电阴极发射电子 图象，经静电透镜聚焦在微通道板上，微通道板 将电子图象倍增后，在均匀电场作用下直接投射 到荧光屏上，因为在荧光屏上所成的象相对于光 电阴极来说是倒象，故也称为倒象管。