光电成像原理复习指南(含答案)
光电成像原理与应用复习资料
光电成像原理与应⽤复习资料1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光伏效应）。
2、真空光电器件是⼀种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。
3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。
4、硅光电⼆极管在反偏置条件下的⼯作模式为（光电导），在零偏置条件下的⼯作模式为（光伏模式）。
5、变象管是⼀种能把各种（不可见）辐射图像转换成为（可见）图像的真空光电成像器件。
6、固体成像器件电荷转移通道主要有两⼤类，⼀类是（SCCD），另⼀类是（BCCD）。
7、光电技术室（光⼦技术）和（电⼦技术）相结合⽽形成的⼀门技术。
8、场致发光有（直流）、（交流）和结型三种形态。
9、常⽤的光电阴极有（正电⼦亲合势光电阴极）和（负电⼦亲合势光电阴极），正电⼦亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。
10、根据衬底材料的不同，硅光电⼆极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。
11、像增强器是⼀种能把（微弱）增强到可以使⼈眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。
12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。
13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相⼲）和（⾮相⼲）光源。
14、光纤的⾊散有材料⾊散、（波导⾊散）和（多模⾊散）。
15、光纤⾯板按传像性能分为（普通OFP）、（变放⼤率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。
16、光纤的数值孔径表达式为（），它是光纤的⼀个基本参数、它反映了光纤的（集光）能⼒。
17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有⼀个（真空管），其他元件都置于（真空管）。
18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为（2DR）型和（2CR）型两种。
19、根据衬底材料的不同，硅光点⼆、三级管可分为（3DU）型和（3CU）型两种。
20、为了从数量上描述⼈眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引⼊视见函数V（f）, 视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。
光电成像原理复习指南(含答案)
复习指南注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。
特此感为完善本文档所做出贡献的各位大哥。
(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书)1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。
(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。
P2-4)答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。
[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5)答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS)答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。
光电成像系统复习
光电成像系统基础理论第一章：1. 人眼视觉性能的局限性；(1)灵敏度的限制：光线很差时人的视觉能力很差；(2)分辨力的限制：没有足够的视角和对比度就难以辨识；(3)时间上的限制：变化过去的影像无法存留在视觉上；(4)空间上的限制：离开的空间人眼将无法观察；(5)光谱上的限制：人眼局限于电磁波的可见光区；因此，眼睛的直观视觉只能有条件地提供图像信息，为了突破人眼的限制催生了光电成像技术这门学科。
扩展视见光谱范围、视见灵敏度和时空限制。
2.光电成像系统的分类以及各自的工作方式；（1）直视型光电成像系统工作方式：①通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像；②由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增;③经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。
（2）电视型光电成像系统工作方式：①接收二维的光学图像或热图像,②利用光敏面的光电效应或热电效应将其转换为二维电荷图像并进行适当时间的存储,③然后通过电子束扫描或电荷耦合转移等方式, 输出一维时间的视频信号。
3.变像管与像增强器的异同。
变像管：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件：红外变像管、紫外变像管和X 射线变像管等。
共同特点：入射图像的光谱和出射图像的光谱完全不同，输出图像的光谱是可见光。
像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板的像增强器、负电子亲和势光阴极的像增强器等。
共同特点：输入的光学图像极其微弱，经器件内电子图像的能量增强和数量倍增后通过荧光屏输出可见光学图像。
第二章：1. 绝对视觉阈、阈值对比度、光谱灵敏度；人眼的绝对视觉阈所谓人眼的绝对视觉阈，是在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值(用照度表示，单位lx)，在10-9数量级。
人眼的阈值对比度阈值对比度是指在一定背景下把目标鉴别出来所必须的目标在背景中的衬度(对比度C)。
C的倒数成为反衬灵敏度。
光电成像原理与技术答案
光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。
二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。
光电成像原理与技术答案
光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。
二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。
《光电成像导论》知识点复习(吐血推荐)
1，直接带隙材料和间接带隙材料（直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。
）2，直接跃迁和间接跃迁3，什么是散射，原因4，光学的两个特殊角，全反射角和布鲁斯特角光由光密介质进入光疏介质时,当入射角θ增加到某种程度，会发生全反射。
折射角为90度所对应的入射角为临界角。
自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。
此规律称为布儒斯特定律。
光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。
5，在迪拜长度后面那个，具体得翻书才能知道，好像是折射率的证明（p77）6，关于散射的应用题，给一个波长函数，有两个参数待定，然后给两组数据，求出两个参数，然后再给一个数据，求解。
不难，需要求导7，一个关于光吸收能量转化的应用题，给出一堆参数，根据能量守恒，需要知道一些常量，比如h，e等8，速率方程，教材最后一节内容，知道怎么列出的9，可见光范围380nm—760nm 10，光子频率能量范围本征吸收：本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质.本征吸收最明显的特点是具有基本的吸收边（吸收系数陡峭增大的波长）这种由于电子由带与带之间的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。
辐射复合：根据能量守恒原则，电子和空穴复合时应释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，这种复合称为辐射复合（Radiative Recombination）。
辐射复合可以是导带电子与价带的空穴直接复合，这种复合又称为直接辐射复合，是辐射复合中的主要形式。
此外辐射复合也可以通过复合中心进行。
在平衡态，载流子的产生率总与复合率相等。
辐射复合（Radiative Recombination）是等离子体中电子与离子碰撞的主要复合过程之一，它是光电离的逆过程，对等离子中电离平衡的建立和维持以及等离子体的辐射输运都起着重要作用。
《光电成像系统》习题集附答案
γ = tan ω ′
x = − f e′2 • SD • 10−3 ( mm)
⑧目镜出瞳距离 一般情况下，出瞳距离一般不小于 15mm ⑨目镜的出瞳直径
出瞳直径的确定原则上确保与眼睛瞳孔的耦合。 在暗适应条件下， 眼瞳直径最大约 为 7.6mm，因此，目镜的出瞳直径按 7～8mm 设计即可。
� 视距估算
③确定物镜视场光阑 Df 根据选定的物镜焦距和视场角要求， 在靠近光阴极的前面设置视场光阑， 光阑直径
D f = 2 fo′ tan ω = 21.9 mm
④确定物镜口径 D0 综合考虑能量和体积、重量等关系，参考现有的微光夜视仪的物镜，选取物镜的相 对孔径
Do f o′
=1 1.11
Do = 90mm
光电成像系统习题集
� 微光夜视成像系统总体设计
1. 系统设计目标 ①微光夜视光电成像系统受信噪比和光学系统性能的限制，总体性能涉及光学系统、 像 管以及与人眼的匹配等。 ②设计应根据系统应用的需求，寻求各种参数的最佳化。 2. 夜视光电成像系统性能限定 ①理想夜视系统的极限分辨角
⎡⎛ 2 ( S N ) ⎞ 2 ( 2 − C ) • e ⎛ 1 ⎞ 2 ⎤ 2 2 α 0 = α k + α t = ⎢⎜ +⎜ ⎟ ⎟ ⎥ DC ⎠ π L0τ 0ts ⎝ m0 f 0′ ⎠ ⎥ ⎢ ⎝ ⎣ ⎦
⑤确定目镜焦距 f0' 对于选用的像管，线放大率β＝1
γ=
β f o′ f e′
f e′ =
β f o′
100 = 25mm γ = 1× 4
⑥确定目镜视场角
tan ω ω′ = arctan(γ tanω) = arctan(4 tan 6.25� ) = 23.66�
光电成像原理及技术课后题答案
光电成像原理及技术课后题答案第⼀章5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价⽅⾯通常从哪⼏⽅⾯考虑？答：a、两者都有光学元件并且其⽬的都是成像。
⽽区别是光电成像系统中多了光电装换器。
b、灵敏度的限制，夜间⽆照明时⼈的视觉能⼒很差；分辨⼒的限制，没有⾜够的视⾓和对⽐度就难以辨认；时间上的限制，变化过去的影像⽆法存留在视觉上；空间上的限制，隔开的空间⼈眼将⽆法观察；光谱上的限制，⼈眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。
6．反映光电成像系统光电转换能⼒的参数有哪些？表达形式有哪些？答：转换系数：输⼊物理量与输出物理量之间的依从关系。
在直视型光电成像器件⽤于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，光电灵敏度：或者：8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些⽅法和描述⽅式？答，利⽤分辨⼒和光学传递函数来描述。
分辨⼒是以⼈眼作为接收器所判定的极限分辨⼒。
通常⽤光电成像系统在⼀定距离内能够分辨的等宽⿊⽩条纹来表⽰。
光学传递函数：输出图像频谱与输⼊图像频谱之⽐的函数。
对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以⽤光学传递函数来定量描述其成像特性。
第⼆章6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？答：景物细节的辐射亮度（或单位⾯积的辐射强度）；景物细节对光电成像系统接受孔径的张⾓；景物细节与背景之间的辐射对⽐度。
第三章13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪⼏种类型？答：根据辐射发射率的不同⼀般将辐射体分为三类：⿊体，=1；灰体，<1,与波长⽆关；选择体，<1且随波长和温度⽽变化。
14.试简述⿊体辐射的⼏个定律，并讨论其物理意义。
答：普朗克公式：普朗克公式描述了⿊体辐射的光谱分布规律，是⿊体理论的基础。
斯蒂芬-波尔滋蔓公式：表明⿊体在单位⾯积上单位时间内辐射的总能量与⿊体温度T的四次⽅成正⽐。
维恩位移定律：他表⽰当⿊体的温度升⾼时，其光谱辐射的峰值波长向短波⽅向移动。
光电成像原理与技术----总复习
光电成像技术的实现途径及应用 射线与X射线成像技术 射线成像技术 X射线成像技术
紫外成像技术 真空型紫外成像技术 紫外变像管 固体型紫外成像技术 紫外探测器
微光夜视技术
微光像增强器技术 像增强器、ICCD等 BCCD、EBCCD、EMCCD
近红外成像技术
真空型近红外成像技术 红外变像管 固体型近红外成像技术 CCD、红外探测器
光电转换器件作为光学成像系统图像接收器，构成光电成像系统， 该系统所涉及的理论知识和技术问题。光电转换器件是系统的核心
光电成像技术已深入到人们日常生活、国民经济、国防建设的各 个领域，是人类文明和发展的基本需要。
光电成像原理, P4
光电成像技术的意义和作用
信息获取是信息传输、处理、显示和存储的前 提，是人类认识客观世界的首要步骤。人类感知 世界首先靠自己的感觉器官，眼睛具有对信息并 行处理功能，它所获得的信息占总获得信息量的 80%以上。
固体成像器件
CCD成像器件
➢ 光敏面阵列、电荷耦 合转移电路构成的集 成块
图 3 IPX－VGA210－L型摄像机
帧/场转移面阵CCD摄像器件
光电成像原理, P27
固体成像器件
CMOS成像器件
➢ 光敏面阵列、二维移位寄 存器构成的集成块
1 光敏元阵列
CMOS像敏元阵列结构 1-垂直移位寄存器；2-水平移位寄存器； 3-水平扫描开关；4-垂直扫描开关；5-像 敏元阵列；6-信号线；7-像敏元。
出刚离去的飞机、坦克和人等所留下的热痕轮廓
计算机图像处理软件改善图像质量，且系统大都设置视频输出，便于通 过电视观察、录象和与通用视频计算机接口系统的连接。
作
探
用
测
距
《光电成像系统》习题集附答案
E 0 = 2 × 1 0 −2 lx
，
ρ 0 = 0 .1 ， ρ b = 0 .0 5
m
，
f o′ = 1 0 0
， n = 4
Do
f o ′ = 1 1 .1 1 ， τ 0 = 0 .9 ， H
= 2m
①由 E0 、r 0、 r b 计算目标及背景亮度 L0、Lb 及目标的对比度 c0。
L0 = ρ0 E0 π Lb = ρb E0 π c0 = ( L0 − Lb ) ( L0 + Lb ) = ( ρ0 − ρb ) ( ρ0 + ρb ) = 0.3
的多路时钟。 F 1 F 2
CCDB
2 5 6
25 5
25 2 4 5 3
2
1
F R
F F F F T 2 1 p 有五路时钟脉冲： ΦP、ΦT、Φ1、Φ2、ΦR 其中
CCD A
f Φ P = f ΦT
F p F T F 1
f Φ1 = f Φ 2
T Tp
f Φ R = 2 f Φ1 = 2 f Φ 2
1
2
③人眼与夜视成像系统的匹配
ms = mβ =
Cβ 2 (S N
)
π Lα ts ( 2 − C ) eG
3. 像管选择限定 ①极限分辨率、增益、等效背景噪声 ②输入窗的光谱匹配、输出窗后续应用模式 ③荧光屏光谱特性、发光效率、分辨率 ④调制传递函数 MTF ⑤信噪比、品质因素 4. 设计思路 ①按仪器用途、视距要求及成本造价等选择像管。 ②依据初步选定的像管技术指标、视距和观察等级等条件，初步拟定物镜、目镜等光学 系统参数，如焦距、相对孔径、视场角等。 ③全系统外形尺寸计算及整体布局设计。 ④修改设计，使总体性能达到预期状态。 5. 设计实例 设计一微光夜视仪，要求在星光照度 (约 10-3lx) 下识别 do=1000m 处高度约 H=2m 的 坦克。仪器视场角为 2ω=12.5° ，视放大率γ=4。 ①初选 按视距 1000m 和星光照度下识别坦克的要求，初步选用有效直径 (光阴极/荧光屏) 为 Dc=F 25/25 的第二代像管，其光阴极中心分辨率为 Nc=25lp/mm。 ②确定物镜焦距 f' A)根据视场，确定物镜焦距
2023年-2024年《医学影像成像原理》考试复习题库及答案
2023年-2024年《医学影像成像原理》考试复习题库及答案1.快速小角度激发脉冲序列，可（）A、增加横向磁化矢量B、去除横向磁化矢量C、稳定横向磁化矢量D、去除纵向磁化矢量E、减少纵向磁化矢量参考答案：A2.数据采集系统（DAS）的主要部件是（）A、探测器B、模/数转换器C、逻辑放大器D、输入/输出系统E、信号传送系统参考答案：B3.X线吸收和转换效率最低的增感屏是（）A、硫氧化钆B、溴氧化镧C、氟氯化钡D、硫氧化镧E、钨酸钙参考答案：E4.屏-片系统X线信息影像传递过程中，作为信息载体的是（）A、X线B、胶片C、被照体D、增感屏E、显影液参考答案：A5.下列有关DSA叙述，正确的是（）A、DSA的信噪比高B、DSA具有高的空间分辨率C、DSA具有高的对比分辨率D、大血管成像用高浓度、大剂量对比剂E、小血管成像用低浓度、小剂量对比剂参考答案：C6.专用于CT图像重建的计算机又被称为（）A、服务器B、阵列处理器C、图像处理机D、图形工作站E、大型计算机参考答案：B7.关于X线照片影像的叙述，错误的是（）A、光学密度也称黑化度B、光学密度D=lgO=lgI0/IC、失真度是照片的物理因素D、密度由照片吸收光能的银粒子多少决定E、被照体对X线的吸收、散射形成X线照片参考答案：C8.照片锐利度S与其临床意义，错误的是（）A、S=(D1－D2)/HB、S与对比度呈正比C、S与照片的模糊度无关D、不锐利的照片漏掉病灶的可能性大E、锐利度为相邻组织影像界限清楚程度参考答案：C9.关于CT扫描架的叙述，错误的是（）A、转动部分装有X线管B、检测器及其相关部件在转动部分C、扫描架内分为固定部分和转动部分D、低压滑环方式的高压发生器进入转动部分E、X线管散热油循环泵与热交换器在固定部分参考答案：D10.在SE序列中，T1加权像是指（）A、长TR，短TE所成的图像B、长TR，长TE所成的图像C、短TR，短TE所成的图像D、短TR，长TE所成的图像E、依组织密度所决定的图像参考答案：C11.磁场梯度包括（）A、层面选择梯度B、相位编码梯度C、频率编码梯度D、以上均是E、以上均不是参考答案：D12.X线影像传递中，与被照体无关的因素是（）A、原子序数B、密度C、体积D、散射线E、厚度参考答案：C13.高千伏摄影特点的叙述，错误的是（）A、影像层次丰富B、可缩短曝光时间C、减少散射线的产生D、病人射线剂量减少E、延长X线球管寿命参考答案：C14.要求使用单面增感屏摄影的检查是（）A、头部摄影B、胸部摄影C、腹部摄影D、乳腺摄影E、四肢摄影参考答案：D15.下列叙述，错误的是（）A、软组织摄影用双层高速增感屏B、高千伏摄影用γ值大的胶片C、kV高选用栅比大的滤线栅D、软线摄影用单片微粒屏E、高kV摄影不应用高速屏参考答案：A16.减小运动模糊的叙述，错误的是（）A、需固定肢体B、缩短曝光时间C、尽量缩短焦-片距D、将肢体尽量移近胶片E、选择运动小的机会曝光参考答案：C17.与CT图像密度分辨率无关的是（）A、扫描层厚B、像素噪声C、焦点尺寸D、光子的数量E、物体的对比度参考答案：C18.表征CT物理参数的术语中，不包括（）A、层厚B、线性C、密度D、噪声E、一致性参考答案：C19.X线成像的因素不包括（）A、组织的密度（ρ）B、组织的原子序数（Z）C、组织的厚度（d）D、组织的形状E、X线的衰减系数参考答案：D20.CT检查技术，表示病变密度大小的是（）A、照片测试密度B、照片透光度C、照片阻光率D、CT值E、亮度值参考答案：D21.在三个梯度磁场的设置及应用上，下述哪一项正确（）A、只有层面选择梯度与相位编码梯度能够互换B、只有层面选择梯度与频率编码梯度能够互换C、只有相位编码梯度与频率编码梯度能够互换D、三种梯度磁场均不能互换E、三种梯度磁场均能互换参考答案：E22.照片对比度与X线对比度关系，错误的是（）A、照片对比度与射线对比度有关B、密度层次越多照片对比度越小C、X线对比度是照片对比度的基础D、X线对比度大则照片对比度小E、照片对比度与胶片对比度成正比例参考答案：D23.X线阶段曝光测定法的叙述，错误的是（）A、时间阶段曝光法改变曝光时间取得照射量B、时间阶段曝光法X线质固定C、自举法用铝梯厚度改变X线强度D、铝梯下加一层0.5mm厚的铅片E、存在间歇效应的影响参考答案：D24.X线束到达被照体之前，与其吸收衰减无关的是（）A、X线管壁玻璃B、X线管套内油层C、X线管套窗口D、X线管焦点E、滤过板参考答案：D25.关于CT密度分辨率测试的叙述，正确的是（）A、可使用星卡测试B、以能分辨出LP/cm表示C、使用高分辨率测试板测试D、是与伪影有关的一种参数测试E、以能分辨出对比度差为0.3%时的物体直径值(mm)表示参考答案：E26.胆道系统MRI检查时不常用的序列是（）A、液体衰减的快速反转回复成像（FLAIR）B、单次激发的快速重T2WIC、脂肪抑制成像序列D、对比剂增强成像E、屏气的梯度回波的T1WI参考答案：A27.有关X线束的描写，错误的是（）A、摄影时照射野应尽量扩大B、X线束有一定的穿透能力C、X线管窗口射出的是锥形线束D、锥形X线束的中心部位为中心线E、Ｘ线束入射于曝光面的大小称照射野参考答案：A28.影响X线照片密度因素的叙述，错误的是（）A、屏-片的组合使用，影像密度变大B、管电压增加将导致照片密度值减小C、正常曝光时，密度与照射量成正比D、D随被照体的厚度、密度增加而降低E、D与摄影距离的平方成反比参考答案：B29.散射线对影像质量指标影响最大的是（）A、密度B、颗粒度C、失真度D、对比度E、模糊度参考答案：D30.使用旋转阳极X线管的CT是()A、第一代B、第二代CTC、第一、二代间D、二代以前CTE、三代以后CT参考答案：E31.关于光学密度的叙述，错误的是（）A、无量纲B、又称黑化度C、D值与看片灯的强弱有关D、是一个对数值，取决于Io/IE、其值由照片吸收光能的黑色银粒子数决定参考答案：C32.使用增感屏摄影的论述，错误的是（）A、影像颗粒性变差B、增加影像的清晰度C、增加影像的对比度D、减少X线照射量E、降低影像的清晰度参考答案：B33.有关X线胶片卤化银颗粒的叙述，错误的是（）A、卤化银颗粒在感光材料中是最大的B、晶体颗粒分布不均匀时颗粒性好C、晶体颗粒大小不一，宽容度大D、晶体颗粒小，分辨率高E、晶体颗粒大，感光度高参考答案：B34.X线胶片特性曲线组成，不包括（）A、趾部B、直线部C、肩部D、顶部E、反转部参考答案：D35.下列哪项属于MRI的优点（E）A、软组织对比优于CTB、多参数、任意方向成像C、除提供形态学信息外，还能提供功能和代谢信息D、无骨伪影E、以上均正确参考答案：E36.CT图像重建采用的是（）A、扫描的解剖结构信息B、未经处理的原始数据C、经计算机校正后的模拟信号D、经计算机校正后的数字信号E、由探测器接收的衰减数据参考答案：D37.FLAIR序列的主要特点是（）A、扫描速度快B、很好的T1对比C、很好的T2对比D、脑脊液的信号得到有效抑制E、采用短的TI参考答案：D38.影响CT密度分辨力的是()A、扫描层厚B、X线光子数量C、滤波函数D、比特值E、以上都是参考答案：E39.在MRI系统中，均匀性是以主磁场的多少作为一个偏差单位来定量表示的（）A、万分之一B、十万分之一C、百万分之一D、千万分之一E、千分之一参考答案：C40.与CT噪声无关的因素有（）A、X线剂量B、扫描层厚C、重建算法D、探测器的灵敏度E、FOV参考答案：E41.以下属于平板检测器的特点是（）A、动态范围小B、余辉时间长C、MTF性能低D、量子检出率高E、空间分辨率低参考答案：D42.D为光学密度，T为透光率，O为阻光率，下列表达式正确的是（选3项）（）A、D=lgI/I0B、0≤T≤1C、O=I0/ID、O=1/TE、D=lgI0/I参考答案：C43.下列哪项不属于医用X线胶片的感光特性（）A、本底灰雾B、感光度C、颗粒度D、反差系数E、宽容度参考答案：C44.X线照片密度影响因素的叙述，错误的是（）A、密度的变化与kVn成正比B、感光效应与摄影距离的平方成反比C、屏片组合使用影像密度大D、随被照体的厚度增大而增高E、与照片的显影条件有密切关系参考答案：D45.CT图像中从白到黑的灰度影像，称为（）A、密度分辨率高B、空间分辨率高C、窗宽窗位D、灰阶E、噪声参考答案：D46.一幅1024*1024矩阵的图像与512*512矩阵图像相比()A、像素数增加由FOV决定B、像素数增加4倍C、像素数增加2倍D、密度分辨率改善E、图像噪声降低参考答案：B47.与SE序列相比，FSE序列的优点是（）A、成像速度加快B、图像对比度增加C、脂肪信号增高D、能量沉积减少E、图像模糊效应减轻参考答案：A48.下列哪一项不属于磁场对环境的影响范畴（）A、依机械原理工作的仪器、仪表B、磁记录装置C、具有电真空器件和光电耦合器件的设备D、建筑物中的钢梁、钢筋E、心脏起搏器、离子泵等体内植入物参考答案：D49.在SE序列中，射频脉冲激发的特征是（）A、α＜90°B、90°—90°C、90°—180°D、90°—180°—180°E、180°—90°—180°参考答案：C50.CTX线管安置方向是其长轴与探测器呈()A、水平方向B、倾斜方向C、垂直方向D、平行方向E、交叉方向参考答案：C51.CT噪声测量方法是（）A、用CT值直方图分析B、采用等效体模测量C、采用水模扫描测量D、用调制传递函数测量E、根据曝光量(kV×m As)计算参考答案：C52.关于散射线的叙述，错误的是（）A、管电压的升高散射线含有率加大B、反向和侧向散射线使Ｘ线强度减弱C、原方向散射线使照片对比度受损D、肢体产生散射线使照片对比度损失E、照射野产生的散射线不使对比度下降参考答案：E53.CT的成像原理主要是利用了（）A、探测器的光电转换功能B、物质对X线的吸收衰减C、模数转换器的转换功能D、计算机的图像重建速度E、激光相机的成像性能参考答案：B54.被照体对X线的吸收差异，称为（）A、天然对比度B、人工对比度C、胶片对比度D、射线对比度E、照片对比度参考答案：A55.横向弛豫是指（）A、T1弛豫B、自旋-自旋弛豫C、自旋-晶格弛豫D、氢质子顺磁场方向排列E、氢质子逆磁场方向排列参考答案：B56.X线透过被照体后形成的X线强度的差异，称为（）A、人工对比度B、天然对比度C、射线对比度D、胶片对比度E、照片对比度参考答案：C57.控制照射野大小的措施应是（）A、遮线筒与遮线器B、滤线栅C、集射罩D、滤过板E、空气间隙法参考答案：A58.与产生照片灰雾无关的是（）A、胶片B、散射线C、显影处理D、X线管功率E、焦点外X线参考答案：D59.下列两组织间产生最大X线对比度的是（）A、肌肉与脂肪B、肌肉与空气C、骨与脂肪D、骨与空气E、骨与肌肉参考答案：D60.关于CT密度分辨率测试的叙述，正确的是（）A、使用星卡测试B、可同时了解噪声的大小C、使用高分辨率测试板测试D、是与伪影有关的一种参数测试E、以能分辨出对比度差为0.3%时的物体直径值（mm）表示参考答案：E61.信噪比（SNR）是MRI最基本的质量参数，其正确的概念表述应为（）A、图像的亮度与暗度之比B、两个像素的信号强度之比C、两个体素的信号强度之比D、图像的信号强度与背景强度之比E、图像的T1值与背景噪声T1值之比参考答案：D62.X线照片影像的形成要素，不包括（）A、照片密度B、胶片的感度C、照片的对比度D、照片的锐利度E、照片的放大与变形参考答案：B63.X线透过被照体后形成的X线强度的差异，称为（）A、人工对比度B、天然对比度C、射线对比度D、胶片对比度E、照片对比度参考答案：C64.激光相机成像胶片为（）A、盲色片B、蓝敏片C、直接反转胶片D、荧光电影胶片E、氦氖激光型胶片参考答案：E65.不属于屏-片体系产生模糊的因素是（）A、光扩散B、焦点尺寸C、X线斜射线D、荧光交迭效应E、荧光体的颗粒状参考答案：B66.下列组合，错误的是（）A、感光度：产生密度1.0所需曝光量的倒数B、最大密度：最高管电压允许的最大曝光量所产生的密度C、本底灰雾：胶片未经曝光，经显影加工后还原的密度D、最大斜率：照片影像密度差与对应的射线对比度的比值E、平均斜率：连接特性曲线上指定两点密度的直线与横坐标夹角正切值参考答案：B67.X线照片影像的诊断密度范围是（）A、0.5～1.0B、0.5～2.0C、0.25～2.0D、0.25～2.5E、0.5～2.5参考答案：C68.关于CT的窗宽、窗位的叙述，错误的是（）A、它能抑制无用的信息B、它能增强显示有用的信息C、增加窗宽可使图像的信息量增加D、窗宽窗位的调节并不能增加图像本身的信息E、窗宽窗位是CT中一项重要的图像处理技术参考答案：C69.特殊增感屏的种类，不包括（）A、高感度增感屏B、超清晰型增感屏C、高电压摄影用增感屏D、同时多层增感屏E、乳腺摄影专用增感屏参考答案：A70.施加90°脉冲后，关于质子宏观磁化矢量M的描述，错误的是（）A、M在XY平面上B、M与B0平行C、M与B0垂直D、Mxy最大E、Mz为零参考答案：B71.影响MR图像分辨率的因素有（）A、观察视野B、矩阵C、层面厚度D、以上均是E、以上均不是参考答案：D72.CT图像形成所采用的方式是（）A、透射成像B、荧光成像C、银盐成像D、数据重建E、光电转换参考答案：D73.CT的成像方式是（）A、透射成像B、荧光成像C、银盐成像D、光电转换E、数据重建参考答案：E74.CT的全称，正确的是（）A、计算机扫描摄影B、计算机体层摄影C、计算机辅助断层摄影D、计算机横断面体层扫描E、计算机横断面轴向体层摄影参考答案：B75.根据亨斯菲尔德CT值标尺的规定，脑灰、白质吸收系数差为（）A、20％C、5％D、1％E、0.5％参考答案：E76.下述关于CT图像显示、存储和传输的基本概念，正确的是()A、目前CT图像的显示只采用CRT显示屏B、屏幕上已显示的图像不能再作灰阶处理C、目前只读CD-R光盘的容量约650兆D、CT图像的长期存储一般只采用硬盘E、从CT机传输至激光相机称PACS传输参考答案：C77.胸部摄影条件的选择，错误的是（）A、选择180cm的摄影距离B、选择0.01～0.05s的摄影时间C、选择100～125kVp电压摄影D、桶状胸应增加摄影条件E、要考虑胸部疾患病理变化参考答案：D78.某部位摄影采用80kVp、40mAs、FFD＝200cm获密度适当照片。
光电成像原理第二章
M 1λ M 2 λ = = ... = M 0 λ= f ( λ , T )
α1λ
α 2λ
它也不能发射该波长的辐射，反 之亦然。
只要确定物体的温度和吸收系数，
光电成像原理
就可以确定物体的热辐射强度。
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黑体(Black Body)
通过Kirchhoff Law，定义一类物体，能完全吸收入射 在它表面的辐射能的理想物体，称为黑体(Black Body)或绝 对黑体。
O α l dω
dp I cos α E = = dA l2
点源在微面元法线上时
I E= 2 l
－－距离平方反比定律
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光电成像原理
2、点源向圆盘发射的辐射功率 点源到微面元辐射功率的积分
l α O l0 dρ dθ ρ R
dP = EdA
其中
E=
I cos α l2
dA = ρ dθ d ρ
−1 2
2 R = = 2π I 1 − 1 + P ∫ dP A l0
当圆盘距点源足够远，即 l0 >> R
l ≈ l0
cos α ≈ 1 时
I I 2 P = S = πR 2 2 l0 l0
光电成像原理
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3、 面辐射在微面元上的辐照度 辐射面元dA在接收面上O点 形成的照度
Iα = I 0 cos α
理想情况下，朗伯体单位表面积向空间规定方向单位立体 角内发射(或反射)的辐射功率和该方向与表面法线方向的夹角 余弦成正比。－－朗伯余弦定律
光电成像原理
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朗伯体辐射出射度与辐亮度的关系
朗伯辐射体微面元ds，辐亮度为L向半 球空间发出辐射，辐射出射度M 半球半径r的球面面元dA的立体角dΩ
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光电成像系统复习
光电成像系统基础理论第一章：1. 人眼视觉性能的局限性；(1)灵敏度的限制：光线很差时人的视觉能力很差；(2)分辨力的限制：没有足够的视角和对比度就难以辨识；(3)时间上的限制：变化过去的影像无法存留在视觉上；(4)空间上的限制：离开的空间人眼将无法观察；(5)光谱上的限制：人眼局限于电磁波的可见光区；因此，眼睛的直观视觉只能有条件地提供图像信息，为了突破人眼的限制催生了光电成像技术这门学科。
扩展视见光谱范围、视见灵敏度和时空限制。
2.光电成像系统的分类以及各自的工作方式；（1）直视型光电成像系统工作方式：①通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像；②由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增;③经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。
（2）电视型光电成像系统工作方式：①接收二维的光学图像或热图像,②利用光敏面的光电效应或热电效应将其转换为二维电荷图像并进行适当时间的存储,③然后通过电子束扫描或电荷耦合转移等方式, 输出一维时间的视频信号。
3.变像管与像增强器的异同。
变像管：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件：红外变像管、紫外变像管和X 射线变像管等。
共同特点：入射图像的光谱和出射图像的光谱完全不同，输出图像的光谱是可见光。
像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板的像增强器、负电子亲和势光阴极的像增强器等。
共同特点：输入的光学图像极其微弱，经器件内电子图像的能量增强和数量倍增后通过荧光屏输出可见光学图像。
第二章：1. 绝对视觉阈、阈值对比度、光谱灵敏度；人眼的绝对视觉阈所谓人眼的绝对视觉阈，是在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值(用照度表示，单位lx)，在10-9数量级。
人眼的阈值对比度阈值对比度是指在一定背景下把目标鉴别出来所必须的目标在背景中的衬度(对比度C)。
C的倒数成为反衬灵敏度。
光电成像复习资料
微通道板是利用二次电子发射性质来完成电子图像的倍增的。
选通式像增强器工作方式有两种：单脉冲触发式、连续脉冲触发式。
对比恶化系数的计算公式是：Johnson准则把目标的探测等级分为4等，辨别意味着可区分目标的型号特征。
当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
CCD图像传感器自扫描输出方式消除了由电子束扫描所造成的非线性失真。
光电成像技术为人类有效地扩展了自身的视觉能力。
光电转换特性的参数主要有：灵敏度 (响应率)、转换系数 (增益)。
绝对视觉阈。
充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值。
暗适应。
视场亮度由亮突然到暗的适应，暗适应通常需要45min，充分暗适应则需要一个多小时。
大气窗口。
太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。
光度学。
建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量。
故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。
光谱光视效率。
人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应）。
盖尔定律。
辐射通过介质的消光作用与入射辐射能量、衰减介质密度和所经过的路径成正比。
分辨力。
成像器件刚刚能分辨清两个相邻极近目标的像的能力称为该成像器件的分辨力。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律。
黑体的辐射出射度只与黑体的温度有关，而与黑体的其他性质无关。
气溶胶粒子。
气中悬浮着的半径小于几十微米的固体和液体粒子。
图像对比度。
一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，即指一幅图像灰度反差的大小。
辐射度量与光度量的联系和区别：光度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量，不受人眼主观视觉的限制。
其概念和方法适用于整个光辐射范围，红外、紫外辐射等必须采用辐射度学。
光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量。
故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。
光电导摄像管的工作原理，指出光电导靶的特点。
工作原理：光电导摄像管是利用内光电效应将输入的光学辐射图像变换为电信号的视像管。
光电知识点总结及答案
光电知识点总结及答案光电效应光电效应是指当金属或半导体受到光照射时，由于光子的能量传递给材料内的电子，导致电子从材料中逸出的现象。
光电效应是量子物理的经典实验之一，对于理解光的粒子性质和电子的波动性质具有重要意义。
光电效应的基本原理是根据光子的能量和频率与电子结合能之间的关系来解释的。
当光子的能量大于材料内的电子结合能时，光子能量会将电子激发到足够大的能级，从而导致电子释放。
光电效应在物理学、光电子学、半导体工业等领域具有广泛的应用价值。
光电池光电池是利用光电效应将光能转化为电能的装置。
光电池的工作原理是当光线照射到光电池上时，光子传递能量给半导体内的电子，导致电子从半导体中逸出，并形成电流。
光电池是一种清洁、可再生的能源技术，具有广泛的应用前景。
光电池的种类有很多，包括硅光电池、多晶硅光电池、无机光电池、有机光电池等。
其中，硅光电池是目前应用最广泛的一种，其主要原材料是硅（Si），在光照下能够将光能转化为电能。
有机光电池则采用有机分子作为半导体材料，具有制作成本低、柔性化等特点。
光电二极管光电二极管是一种将光信号转化为电信号的装置，也叫做光探测器。
它是利用半导体材料在光照射下发生光电效应的原理制成的。
当光线照射到光电二极管上时，光子的能量会使电子从半导体中逸出，导致电荷产生，从而产生电流。
光电二极管在光通信、遥感、光电转换等领域都有着重要的应用。
随着电子技术的发展，光电二极管的性能和稳定性也在不断提高，从而推动了光电信号检测和处理技术的进步。
光电子技术光电子技术是指利用光电效应和光电器件进行信息获取、处理和传输的技术。
它涵盖了光纤通信、光电传感、光电显示等诸多领域。
光电子技术的发展极大地推动了信息通信技术和生物医疗技术的进步。
光纤通信是利用光纤作为传输介质的通信技术，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于通信网络中。
光电传感则是利用光电效应将光信号转化为电信号来进行检测和测量。
光电成像原理与技术第四章课后题答案
光电成像原理与技术第四章课后题答案在光电成像中，传感器的工作原理和光学成像基本相同，只是在特定条件下，传感器产生的光信号有不同的传播方向。
在光电成像中，传感器的信号由光电探测器接收。
通过光电探测器和光电传感器接收到的光信号经过光电探测器和光电传感器所构成的二维网络，然后通过二维网络传输到成像单元中储存信号。
光学成像采用像素(pixels)二维连续成像技术。
像素是指根据光子传播方向和位置，可以直接地将成像过程分为两个部分：光路部分和成像单元(pixels)。
光路部分包括光路光源与反射光（如可见光）相互作用的过程；成像单元是由二个或更多块光路组合而成，用来接收和显示从可见光到近红外所发生的各种波长（包括可见光、红外线和紫外线）传输过来的光信号。
每一个部分都由光源、反射镜和探测器三部分组成。
1.选择正确的光源光源有直接光源和间接光源两种。
直接光源指通过灯管发光的光源，如荧光灯、卤素灯等。
直接光源的亮度一般为400~1000 lm/m2。
间接光源是指利用光的辐射原理来发出光源所需各种光学元件、结构或器件时所采用的光。
例如发光二极管(LED)、激光二极管(Light-Emitting Cables)、红外 CCD灯等。
间接光源既可以直接用在光源上直接显示图像，也可以用在非直接光源上显示图像。
需要注意的是，间接光源与直接光源在工作原理上有许多不同之处。
一方面，间接光源通过光管发光但亮度不高，而直接光源通过光管不发光（如 CCD灯）且亮度可调。
另一方面，直视光源产生成像图像时还会产生一些影响图像亮度的非视场角（如 CCD灯),这会影响图像中感光元件发出的光密度。
2.光源为光电探测器提供良好的照明和热输出光源是光电探测器的直接光源，其作用是通过将光通过光路而将反射光吸收，并通过反射光产生可见光信号。
可见光光子在波长为200~400 nm范围内的波长范围内传播时有一定的散射系数。
所以需要为探测器提供良好的照明，以保证探测器的正常工作。
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光电检测复习资料(有答案)光电检测复习资料简答(6′×5)长波限实际值小于理论值的原因LED为何正偏，光电二极管为何反偏光电池特性曲线分析用PSD测量两平面的相对平行度环境监测计算(10′×5)光敏电阻光电二极管光电倍增管视场角填空(1′×20)1.ZeS基于场致发光。
2.砷化镓禁带宽度1.44,那么其长波限为_861.11nm_()，实验值测得的长波限是1000nm，原因是1在振荡过程中，经多次反射后，长波和短波吸收不一样，短波更易被吸收，长波被吸收少。
2随着PN结的温度的升高，波长向长波方向移动。
3.已知Δf的值为1，量子效率η的值为1，那么直接检测的最小功率相当于2个光子，相干检测的最小功率相当于1个光子。
()4.求量子效率：5.如果两块光栅的栅距均为P=0.2mm，两光栅的栅线夹角为θ=1°。
所形成的莫尔条纹的宽度__11.46mm__()。
若光电探测器件测出莫尔条纹共走过12个，两光栅相互移动的距离___2.4mm__(L=NP)。
6.SI(λ)＝Iλ/dPλl，这称为光谱灵敏度。
用相位测距法测量距离，设被测距离最大范围为10Km，要求测距精度为1cm，而各尺的测量精度为1‰。
试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。
如果题目精度为1%，那么需要三把尺子，一把10KM，能精确到100m。
还需要一把100m的尺子，能精确到1m，再要一把1m的，能精确到1cm。
综上需要三把尺子。
对应工作频率.第三章P52,第六题。
用CdS光敏电阻用做光电传感器，光敏电阻最大功耗为300mW，。
(电子电荷量e：1.6×10-19，普朗克常量h：6.63×10-34)(主要涉及公式：)(，ΔU=ΔI×RL)。
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复习指南注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。
特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。
(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书)1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。
(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。
P2-4)答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。
[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5)答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS)答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.电荷耦合器件，简称CCD；自扫描光电二极管阵列，简称SSPD，又称MOS图像传感器4.什么是像管?由哪几部分组成?(P8第一段后部)器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，它的工作方式是：通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像，而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增，经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。
这样的器件通常称为像管。
基本结构包括有：光电发射体、电子光学系统、微通道板(电子倍增器件)、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。
5.像管的成像包括哪些物理过程?其相应的物理依据是什么?(P8第一段工作方式)（1）像管的成像过程包括3个过程A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像2）A过程：外广电效应、斯托列夫定律和爱因斯坦定律B过程：利用的是电子在静电场或电磁复合场中运动规律来获得能量增强；或者利用微通道板中二次电子发射来增加电子流密度来进行图像增强 C过程：利用的是荧光屏上的发光材料可以将光电子动能转换成光能来显示光学图像6.什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同?(P8第三四段)答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
[2]像增强器：接收微弱可见光辐射图像，如带有微通道板的像增强器等，特点是入射图像极其微弱，经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。
[3]异同、相同点：二者均属于直视型光电成像器件。
不同点：主要是二者工作波段不同，变像管主要完成图像的电磁波谱转换，像增强器主要完成图像的亮度增强。
7.表征光电成像器件性能的参数有哪几类?分别是什么?反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？(P9 1.5第一段)答：表征光电转换特性灵敏度响应率、转换系数增益等。
表征时间响应特性惰性余辉、脉冲响应函数、瞬时调制传递函数等。
表征噪声特性噪声、噪声等效输入如输入功率等、信噪比等。
表征光学成像特性分辨力、光学传递函数等。
不同的光电成像器件需针对其工作原理确定具体的评价参数。
光电转换能力的参数：[1]转换系数（增益）[2]光电灵敏度（响应度）－峰值波长，截止波长8.光电成像系统通常包括哪几种噪声?(P14)答：主要包括：(1)散粒噪声(2)产生一复合噪声(3)温度噪声(4)热噪声(5)低频噪声(1/f 噪声)(6)介质损耗噪声(7)电荷藕合器件(CCD)的转移噪声9.人眼的视觉分为哪三种响应?明暗适应各指什么?(P31-32)答：[1]三种响应：明视觉、暗视觉、中介视觉。
人眼的明暗视觉适应分为明适应和暗适应[2]明适应：对视场亮度由暗突然到亮的适应,大约需要2~3 min [3]暗适应：对视场亮度由亮突然到暗的适应,暗适应通常需要45 min,充分暗适应则需要一个多小时。
10.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度?(P32-34)答：[1]人眼的绝对视觉阈：在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值。
[2]阈值对比度：时间不限，使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆盘，察觉概率为50%时，不同背景亮度下的对比度。
[3]光谱灵敏度（光谱光视效率）：人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应）。
11.试述人眼的分辨力的定义及其特点各是什么?(P34-35)答：[1]定义：人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ，其倒数为人眼分辨力。
[2]特点：眼睛的分辨力与很多因素有关,从内因分析,与眼睛的构造有关(此处不再讨论)。
从外因分析,主要是决定于目标的亮度与对比度,但眼睛会随外界条件的不同,自动进行适应,因而可得到不同的极限分辨角。
当背景亮度降低或对比度减小时,人眼的分辨力显著地降低。
于中央凹处人眼的分辨力最高,故人眼在观察物体时,总是在不断地运动以促使各个被观察的物体依次地落在中央凹处,使被观察物体看得最清楚。
12.简述下列定义: (1) 图像信噪比(P40-42,2-27相关); (2) 图像对比度(指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，即指一幅图像灰度反差的大小);(3)图像探测方程(P43下部)答:[1]图像信噪比:图像信号与噪声之比[2]图像对比度:指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，即指一幅图像灰度反差的大小。
[3]当关系式成立时，表明图像可探测到，反之将不能探测。
13.何为明视觉函数、暗视觉函数?(人眼在明亮/黑暗环境中，对不同波长可见光的视觉)人眼在不同环境下的敏感波长分别是多少?(明亮:555nm，黑暗:507nm)(P58)14.目标搜索的约翰逊准则把探测水平分为几个等级?(四个等级)各是怎么定义的?(P47表2-6)人眼的凝视时间和瞥见时间(P48下部倒数第二段)答：搜索时，人眼注视一点后迅速地移到另一点进行注视，这一过程称为扫视，固定的注视称为凝视，被凝视的点称为凝视中心，凝视时间称瞥见时间。
根据实验，通常人眼大约以每秒三点间断地移动，瞥见时间约为1/3 s 。
15.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段?红外区(近红外区、短波红外区、中波红外区、长波红外和远红外区)波长范围是多少?可见光区波长范围是什么?(P54)16.什么是辐射度量与光度量?试述辐射度量与光度量的联系和区别(P54-59)答：光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统。
辐射度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量,不受人眼主观视觉的限制，其概念和方法适用于整个光辐射范围（红外、紫外辐射等必须采用辐射度学）。
光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量，故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。
关系：P59-P6017.根据物体的辐射发射率可将物体分为哪几种类型?哪种辐射体的辐射发射率与波长有关系，且随温度变化(P66中间)答：通常,依发射率与波长的关系,将地物分为三种类型。
[1]黑体或绝对黑体,其发射率ε=1,即黑体发射率对所有波长都是一个常数,并且等于1.[2]灰体,其发射率ε=常数＜1 （因吸收率α＜1）。
即灰体的发射率始终小于1,ε不随波长变化[3]选择性辐射体,其发射率随波长而变化,而且ε＜1 （因吸收率α也随波长而变化并且α＜1）。
18.试简述黑体辐射的几个定律，其物理意义是什么?(P67-68)公认的两物体间热力传导的基本法则是什么?(普朗克辐射定律)答：[1]普朗克辐射定律：普朗克定律描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体辐射理论的基础[2]斯蒂芬一玻尔兹曼定律：表明黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与黑体温度T 的四次方成正比[3]维恩位移定律：单色辐射出射度最大值对应的波长m l[4]斯蒂芬-玻尔兹曼定律:表明黑体的辐射出射度只与黑体的温度有关，而与黑体的其他性质无关19. 简述下述名词: (1)气溶胶粒子: (2)绝对湿度(3)相对湿度(4)波盖尔定律: (5) 大气窗口: (6) 大气能见度：(7) 大气透明度: (8) 大气传递图数：(9)云、雾、轻雾、霭、霾和雾霾。
(1-3:P90-91，4:P95，5:P96，6-7:P101，8:P104中间，9请百度或见附)[1]气溶胶粒子:大气中悬浮着的半径小于几十微米的固体和及液体粒子。
[2]绝对湿度:单位体积空气中所含水蒸汽的质量,叫做空气的“绝对湿度”。
[3]相对湿度:空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值,叫做空气的“相对湿度”。
[4]波盖尔定律:辐射通过介质的消光作用与入射辐射能量、衰减介质密度和所经过的路径成正比[5]大气窗口:大气窗口是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。
[6]大气传递函数:反映大气消光使目标与背景的对比度下降的程度。
右式中, K为地平天空亮度与背景亮度之比。
所以Tc是K和透过率τ的函数,与目标亮度无关。
附:云的解释：云是指停留大气层上的水滴或瓦斯或冰晶胶体的集合体。
源自百科词条雾的解释：在水汽充足、微风及大气层稳定的情况下，气温接近零点，相对湿度达到100%时，空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平的能见度下降，这种天气现象称为雾。