像管的主要特性分析

4.2像管的主要特性分析4.2.1.光譜響應(yīng)特性

光譜響應(yīng)特性由光電陰極的響應(yīng)特性決定，因此描述像管光譜響應(yīng)性的參量與第3章光電陰極的一致。光電陰極積分靈敏度光陰極的量子效率決定了管子的靈敏度，量子效率對(duì)波長(zhǎng)的依賴(lài)性決定了管子的光譜響應(yīng)，光陰極的暗電流,量子效率決定了像的對(duì)比度,最大信噪比，對(duì)比度,信噪比又決定了照度最低情況下的分辨率。光譜匹配是指像管的光源與光電陰極、光電陰極與熒光屏、熒光屏與人眼視覺(jué)函數(shù)或攝像機(jī)之間的光譜分布匹配，匹配良好，像管將獲得較高的靈敏度。由于對(duì)于同一光電陰極，峰值靈敏度為一常數(shù)，與光源無(wú)關(guān)，因此只要光譜匹配系數(shù)大，就說(shuō)明該光電陰極對(duì)該光源靈敏度高。積分靈敏度的換算1.以光輻射量表示積分靈敏度R，與光度量表示的靈敏度的換算2.光源1的積分靈敏度與光源2的積分靈敏度的換算3.用積分靈敏度換算成等效光通量4.2.2.像管的增益特性

(1)亮度增益：熒光屏的亮度L和入射至光電陰極面上的照度EV之比，以GL表示：對(duì)于朗伯源來(lái)說(shuō)，即理想化的擴(kuò)展源，亮度不隨方向而變化M為光出射度(2)輻射亮度增益(3)光通量增益：即用光通量來(lái)表示增益As熒光屏有效面積Ac光電陰極有效面積亮度增益的分析

在一定的光照度范圍內(nèi)，亮度增益與成正比，我們主要通過(guò)調(diào)節(jié)以下參數(shù)來(lái)提高增益。1.電子光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率要高，即電子光學(xué)系統(tǒng)阻攔電子盡可能少，在保證系統(tǒng)像質(zhì)的前提下，增大陽(yáng)極孔徑，保證邊緣軌跡不被切割。2.陰極積分靈敏度要大，延伸光電陰極長(zhǎng)波響應(yīng)，既可提高對(duì)比，又可提高增益。這是因?yàn)橐固旃庵饕诩t外區(qū)，綠色的草木在這一波段反射強(qiáng)，與目標(biāo)的反射能力相差很大。3.加速電壓越高，增益越大但是過(guò)大的電壓會(huì)加大場(chǎng)致發(fā)射，甚至放大，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。4.熒光屏的發(fā)光效率要高，選擇合適的粉，且粉層越厚，熒光效率高，但鑒別率會(huì)降低。5.窗口有中間耦合材料的透光率要高6.縮小電子光學(xué)系統(tǒng)的線倍率，亮度將以平方關(guān)系增加。但是圖像太小，視角小，不利于觀察。4.2.3像管的光傳遞特性

像管的光傳遞特性指輸出亮度隨入射照度的關(guān)系：當(dāng)入射亮度較低時(shí)，有線性關(guān)系，當(dāng)入射照度達(dá)到一定值后，亮度不再增加，出現(xiàn)飽和，出現(xiàn)飽和后，亮度增益將隨照度增加而減小。4.2.3像管的光傳遞特性亮度增益出現(xiàn)飽和的原因：1.光電陰極光電發(fā)射的有限性，即入射光達(dá)到一定值后，陰極出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，陰極沒(méi)有能力迅速補(bǔ)償失去的大量電子，使得光電子發(fā)射的數(shù)目減少。。2.空間電荷區(qū)。入射照度增加，陰極發(fā)射電子數(shù)目增加，光電子奔赴熒光屏的過(guò)程中，空間電荷效應(yīng)增加，結(jié)果使部分電子不能打在屏上，影響亮度。3.光電子密度太大，熒光屏的發(fā)光能力也不可能無(wú)限地增加。熒光屏?xí)霈F(xiàn)亮度飽和現(xiàn)象，所以在測(cè)試像管增益時(shí)，要考慮光照度使得光學(xué)傳遞特殊處在線性范圍。等效背景照度

等效背景照度是指在熒光屏上產(chǎn)生同暗背景相等的亮度時(shí)，光電陰極面上所需的輸入照度值，

Ldb為暗背景亮度4.2.4像管的背景特性

減小暗背景的方法：減小熱發(fā)射，選用熱發(fā)射小的光電陰極，降低陰極溫度降低電極污染，有利于降低局部場(chǎng)強(qiáng)和二次電子發(fā)射2.信號(hào)感生背景

當(dāng)像管受到輻照時(shí)，還要引起一種與入射信號(hào)無(wú)關(guān)的附加背景亮度，稱(chēng)為感生背景。主要來(lái)源于光反饋和離子反饋。光反饋:

由于管壁散射等因素導(dǎo)致光電陰極產(chǎn)生不希望有的電子發(fā)射，并在熒光屏上引起一個(gè)附加的背景亮度。離子反饋：由于管內(nèi)殘余的氣體被電離后，正離子轟擊陰極表面產(chǎn)生的大量的二次電子發(fā)射。3.背景對(duì)像質(zhì)的影響：像管的總背景亮度是暗背景亮度和入射輻射所引起的信號(hào)感生背景亮度之和沒(méi)有考慮背景亮度時(shí)，圖像的對(duì)比度：考慮背景亮度時(shí)，圖像的對(duì)比度：光照小時(shí)，圖像對(duì)比度將隨著入射光的減小而迅速惡化，這是由于光照度減小，暗背景起主要作用，對(duì)比度惡化程度增加。當(dāng)光照較大時(shí)，對(duì)比度以一個(gè)大致不變的惡化系數(shù)惡化，這主要是由于入射輻射所引起的感生背景亮度所致，這時(shí)背景照度可以忽略不計(jì)。4.2.5.像管的傳像特性：放大率熒光屏上像點(diǎn)到光軸的距離與陰極面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)到光軸距離之比稱(chēng)為變像管點(diǎn)所在環(huán)帶的放大率M。畸變：

D=Mr/M0-14-57Mr實(shí)際的放大率，M0為理想的高斯圖像放大率（通常認(rèn)為中心區(qū)的放大率）D>0,則為枕形畸變，D<0，則為桶形畸變，由透鏡場(chǎng)的結(jié)構(gòu)所決定。在像管中影響圖像幾何形狀的因素主要是電子光學(xué)系統(tǒng)

如：電子光學(xué)系統(tǒng)的放大率和畸變

4.2.6.像管的時(shí)間響應(yīng)

像管的時(shí)間響應(yīng)特性主要由熒光屏所決定，因?yàn)楣怆婈帢O的發(fā)射過(guò)程很短，約為10皮秒，光電子在管中的渡越時(shí)間也很短，熒光屏的惰性時(shí)間由熒光粉產(chǎn)類(lèi)型和激發(fā)電子流密度所決定，通常為毫秒。4.2.7.空間分辨特性空間頻率：?jiǎn)挝豢臻g上變化的周期數(shù)一般有兩種表示方法：（1）單位長(zhǎng)度上的周期數(shù)單位lp/mm。（2）用整個(gè)目標(biāo)上的周期數(shù)表示2.空間分辨特性空間分辨率：指用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板通過(guò)像管成像后，在熒光屏的每毫米長(zhǎng)度上用目測(cè)法能分辨得開(kāi)的黑白相間等寬距條紋的對(duì)數(shù)，單位lp/mm，一般指在照度足夠的情況下（以100勒克斯為宜），通過(guò)變像管或像增強(qiáng)管所剛剛分辯處的黑白條紋數(shù)目。它反映了系統(tǒng)成像和傳像的能力。用分辨率評(píng)定器件的傳像特性，優(yōu)點(diǎn)是方便、簡(jiǎn)單、直觀。缺點(diǎn)是：受主觀因素影響，只給出極限結(jié)果，對(duì)其他頻率的情況不能給出，且受人眼視場(chǎng)的限制。3.空間傳遞函數(shù)調(diào)制傳遞函數(shù)是器件對(duì)正弦器件的亮度對(duì)比傳遞函數(shù)，它的測(cè)量需要測(cè)出正弦圖案的像和物的亮度對(duì)比。像管的調(diào)制