第三、四讲微光夜视技术与薄膜技术课件.ppt

微光夜视技术 和薄膜电子技术 1 微光夜视技术和像增强器的发展 2 多碱阴极和GaAs光电阴极的制备 3 微通道板与离子阻挡膜 4 荧光屏 5 像增强器的性能参数及测试原理 6 目前研究的内容 1 微光夜视技术和像增强器的发展 夜视技术是研究在夜间低照度条件下，用开拓观察者视力的方法以实现夜间隐蔽观察的一种技术。它采用光电子成像的方法来缓和或克服人眼在低照度下以及有限光谱响应下的限制，以开拓人眼的视觉。 夜视技术始于二十世纪三十年代。1934年第一个红外变像管在德国问世，开创了夜视技术的新纪元 。 微光像增强器是一种光电器件，是微光夜视技术的核心器件，它是微光夜视器材的性能和价格的决定性因素。 2 微光夜视技术和像增强器的发展 微光夜视的发展始于1936年，它是研究微弱图像信号的增强、转换、传输、存储、处理的一项专门技术。它分为直视系统和间视系统两种，直视系统称为微光夜视仪，它是利用目标反射的星光、月光和大气辉光通过像增强器增强达到人眼能进行观察的一种夜视仪器。 a 第一代微光夜视 1962年美国制成第一代微光夜视仪，以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级联耦合的像增强器为核心器件。 b. 第二代微光夜视 1970年研制成第二代微光夜视仪，以利用微通道板的像增强器为核心器件 c. 第三代微光夜视 1979年美国ITT公司研制出第三代微光夜视仪，是在二代薄片管的基础上，将多碱光电阴极置换为GaAs负电子亲和势光电阴极。 d. 超二代微光夜视 1989年，Jacques Dupuy等人研制成了超二代像增强器]。超二代管是在二代管的基础上，通过提高光阴极的灵敏度（灵敏度由300-400μA/lm提高到600μA/lm以上），减小微通道板噪声因数，提高输出信噪比（改进微通道板的性能）和改善整管的MTF，使鉴别率和输出信噪比提高到接近三代管的水平。 E 第四代微光夜视 1998年美国Litton公司和ITT公司研制出无离子阻挡膜或薄离子阻挡膜微通道板，具有自动门控电源的新一代像增强器，以它为核心部件的夜间观瞄器材称为第四代微光夜视仪。 典型应用系统结构 世界各国的发展概况 俄罗斯 欧洲 法国：PHOTONICS(超二代） 荷兰：DELFT 以色列 中国 2 多碱阴极和GaAs光电阴极的制备 多碱阴极的制备 1955年，Sommer首先发表了关于多碱阴极的报道，这种阴极是由Na2KSb构成基底层，然后对它进行表面处理，在其表面覆盖铯以降低其表面势垒。多碱阴极具有很高的灵敏度，刚问世初期就达到180μA/lm以上，多碱阴极的光谱响应也很宽，它的长波阈值可延伸至900nm以外，它的热发射电流却很小，约10－16A/cm2，所以在微光夜视、光辐射探测、高速摄影等领域得到广泛应用，它最重要的应用是在微光夜视方面。 多碱阴极光电阴极薄膜 采用真空蒸镀法 目前国外超二代像增强器中的阴极灵敏度已超过800μA/lm； 一代、二代及超二代像增强器被广泛应用在武器瞄准镜、坦克上的微光观察仪、夜视眼镜等微光系统中。 多碱光电阴极由Na2KSb构成基底层，然后对它进行表面处理，在其表面覆盖铯以降低其表面势垒，制备时通过Sb 、K、 Na和Cs源的蒸发在基片上形成光电发射层。 GaAs光电阴极 根据Spicer光电发射的三阶段模型，50年代末光电阴极理论已建立在半导体概念的基础之上。60年代中期，这一逐步成熟的领域又取得了突破性进展，对半导体光电发射的进一步研究导致了负电子亲和势（NEA）光电阴极的诞生。制备NEA光电阴极是用铯（Cs）、氧（O）对P型Ⅲ-Ⅴ族单晶化合物进行表面激活，使表面具有负的电子亲和势。 GaAs光电阴极 1965年Scheer和VanLaar首次报道了CaAs:Cs零电子亲和势光电阴极[69]，其反射式积分灵敏度达550μA/lm。三年后A.A.Turnbull和G.B.Evans用Cs、O交替覆盖CaAs表面获得了NEA光电阴极。此后，NEA光电阴极的理论研究及制备技术迅速发展。 GaAs光电阴极 在微光夜视领域，应用NEA光电阴极的第三代像增强器大大扩展了夜视仪器的视距，改善了观察效果，开拓了微光夜视仪在夜视眼镜、远距离侦察、夜航和卫星定位等方面的应用。现在，使用NEA光电阴极的三代微光器件已经广泛用于头盔驾驶仪，车载、机载及单兵侦察的微光夜视眼镜中，它们在现代战争，特别是夜战中，发挥了重要的作用。 2 GaAs光电阴极 目前，国外生产的反射式NEA光电阴极的灵敏度已达到2400μA/lm，最高可达到3200μA/lm，透射式阴极的灵敏度也可以超过2000μA/lm以上，应用NEA