三代微光像增強攝像系統選通成像系統研究

劉 宇，郭 城，茹志兵

（西安應用光學研究所，陜西 西安710065）

引言

采用像增強器可以探測許多微弱的發光或反光現象，實現夜視觀察和科學研究［1-6］。為了不僅獲得圖像信息的高分辨率空間信息，而且要獲得信息的時間變化情況，并記錄這些信息，人們采取了微光像增強器攝像系統（ICCD）和時間選通等控制技術來研制微光像增強器探測系統。選通ICCD的分辨力和脈沖門寬度特性對探測系統的性能起決定性作用。ICCD的空間分辨力取決于光學系統、像增強器、耦合組件、CCD等環節的性能和設計，時間分辨特性即有效的選通門寬主要取決于像管的選通設計。二代和超二代像增強器采用了S20和S25系列的光陰極，是由銻鉀鈉銫等堿金屬材料在真空中以蒸鍍方式制作的。試驗發現，以選通方式工作時，多堿光陰極在ns級時間條件下電傳導特性不是很理想，光陰極在加電時有一個從邊緣到光陰極中間相對緩慢的逐步傳導過程。因此，在光陰極加上電壓時，像管實際有一段時間還不能正常成像工作，連續選通時像管的分辨力將嚴重下降。用XX1380二代像管作選通器件，在20ns門寬、100%目標對比度下，原來約40lp／mm的像管僅具有8lp／mm的動態分辨力，與靜態分辨力相比下降了80%。三代像增強器光陰極采用半導體基底和工藝制作，具有良好的晶體結構，電傳導特性較多堿光陰極有很大改善［6］。為了滿足水下探測系統、非掃描成像光電雷達等設備對核心器件的分辨力和高速選通性能的雙重要求，開展基于三代像增強器的選通ICCD研究很有意義。……