微光像增强器的原理|发展|作用

　　微光像增强器由光电阴极、电子透镜和荧光屏等部分组成。微光像增强器的技术发展的关键是光电阴极和电子光学系统两个部分，它们推动微光像增强器的发展。随着微光夜视技术的发展，微光像增强器也随之不断改进，先后产生了Ⅰ代、Ⅱ代、超Ⅱ代、Ⅲ代和Ⅳ代微光夜视仪器。

　　20世纪50年代，Sommer发现了Na2KSb(Cs)多碱光电阴极对可见光以及近红外波段具有响应，同时，Kapany发明了可以传输图像的纤维光学面板以及Schagen的同心球电子光学系统。使60年代初第Ⅰ代微光像增强器(Ⅰ代管)顺利诞生。它由纤维光学面板作为输入、输出窗的三级级联耦合而成。

　　微弱的光学信号经过光学系统聚焦到纤维光学面板输入端，传输到光电阴极上，并激发光电子，经过同心球型的电子光学系统加速并聚焦作用，Z终入射到荧光屏上，形成可见光的输出图像;图像经过纤维光学面板输出端传输到下一级纤维光学面板输入端。经过三级增强后，微光像增强器将具有较高的增益，从而可以工作在微弱的光信号下。

　　第Ⅰ代微光像增强器具有防强光性能较差，体积较大，比较笨重等缺点。

　　为了克服Ⅰ代管的缺点，经过多年探索，20世纪70年代初成功地研制出了微通道板(MCP)，它由上百万个微通道电子倍增管紧密排列而成的二维阵列元器件。微通道内径约为12μm，长径比约为40～80。微通道板的两个端面镀镍电极，加上电压，微通道内壁的高二次电子发射特性，使入射到通道内的初始电子在电场作用下激发出二次电子，并依次倍增，从而在输出端获得很高的增益。这种像管被称为第Ⅱ代微光像增强器(Ⅱ代管)。

　　它通常具有锐聚焦和近贴聚焦两种聚焦形式。在单级Ⅰ代静电聚焦像管的基础上，前者是在荧光屏前安置一块微通道板，称为Ⅱ代倒像管;后者在光阴极与荧光屏之间贴近放置一块微通道板，称为Ⅱ代薄片管。

　　第Ⅱ代微光像增强器使用的仍是多碱光电阴极，光电灵

　　微光像增强器，又称作微光像管，是微光夜视仪的核心器件，对整个系统的成像质量起着决定性作用。迄今为止已经出现了一代微光像增强器、二代微光像增强器、三代微光像增强器和四代微光像增强器。

　　微光像增强器是一种能够把微弱光图像增强的光电真空成像器件，是各类先进微光夜视设备的核心器件，通常采用如下图所示的结构，主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏组成。

　　微光像增强器的工作原理：在微弱光照射下，通过光电阴极的光子-电子转换、电子光学系统的加速和聚集以及荧光屏的电子-光子转换，Z终使原本微弱的或不可见的光信号变为较强的可见光信号。

　　1、光子-电子转换

　　微光像增强器利用光电阴极的外光电效应将输入微弱光信号转换成电子信号。光电阴极是采用光敏材料制成，在微弱光照射下，由光学系统将微弱的或不可见的光聚集到光敏面上，发生光电效应并产生光电子，从而将输入到它上面的低能辐射图像转变为电子图像。由此实现将辐射图像转换为光电子图像的过程(即光子-电子转换)。

　　2、电子加速和聚焦

　　电子光学系统的主要作用是加速光电子并使其聚集在像面上。主要的电子光学系统有：静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作用;后者靠电场的加速和磁场的聚焦作用。因为复合系统结构复杂，所以多采用静电系统。从光电阴极发出的光电子通过特定的静电场获得能量并被加速聚焦到荧光屏上。

　　3、电子-光子转换

　　利用荧光屏将光电子图像转换成可见的光学图像。通过荧光屏上的发光材料，将光电了的动能转换成光能。高速电子轰击荧光屏表面后，发出与入射微弱光图像相对应的增强的目标可见图像，实现电子-光子的转换。Z终，使原本微弱的或不可见的光信号变为较强的可见光信号。

　　夜视技术主要以微光夜视技术和红外夜视技术为代表。红外夜视技术的优点是灵敏度高、作用距离远，能穿透烟尘、雾观察目标，但体积和重量相对较大