2第二章 摄像管.ppt

* * * * * * * * * * * * 光电导体(靶)的光电变换原理 在光电导层上接有数十伏的直流电压，形成跨层电场。当受光照时，靶的电导率升高，由此使正电荷从电位较高的一边流向较低的一边(如图从左到右)。使靶右边的正电荷增加，即电位上升。电位升高量与光照相对应。这样就把人射在光电导左边的光学图像，转换成了右面的电位图像(电荷图像)。 图1-3-1 （１）硅靶 硅靶具有光谱 响应范围宽、 量子效率高、 抗烧伤能力强 等优点。 当电子束扫描每个P型岛时，PN结反向偏置，结电容被充电到靶电源电压。有光照时光生电子通过信号板入地，光生空穴积累到P型岛。如果光照是均匀的，靶的扫描面电位只是均匀地升高。如果光照不均匀，是一幅光学图象，则扫描面上各P型岛的电势分布，将正比于入射光学图象的亮度分布，亮度高的点，所对应的P型岛的电势也高。当电子束再次扫描各个二极管时，其电位被拉平到阴极电位，产生的光电流流过负载电阻就形成与光学图象对应的视频信号。 图1-4 （２）氧化铅靶 图1-5 具有PIN结构。工作时，信号板通过负载和靶电源的正极相 接，电子枪的热阴极接地，当扫描电子束扫描靶面时，相当 对PIN反偏置。靶电源电压45V左右。PbO靶也有光信息的存 储功能，它的轴向电阻较小，横向电阻很大，防止各像素之 间表面漏电而将电位起伏拉平 。 PbO靶的光电转换效率较高， 暗电流小，惰性和烧伤小，所以它是目前使用最广泛的一种 摄像器件。 4.2、存储靶： (１)．二次电子导电摄像靶（SEC Secondary Electron Conduction） ??? SEC管是60年代初出现的一种高灵敏度摄象管，适于微光摄象，它是利用二次电子传导作用进行电子增强的。　 图1-6 SEC靶有3层结构：第一层 是AI2O3膜，起机械支撑 作用，厚50~70nm；第二 层是铝膜，后50nm，起信 号板作用；第三层是疏松的 KCI，其密度只有固体KCI 的1%~2%，厚度15~20um， 它在高速光电子作用下产生 二次电子传导。 当光阴极发出来的光电子被加速打到靶上时，靶将产生二次电子发射，这些二次电子除了极小一部分与正离子复合外，绝大部分在靶电场的作用下流向信号板，而在靶的扫描面留下一个正电势图像。 读出时，扫描电子补充靶上失去的电子，同时把被扫点电势拉回到零。这样，在输出回路既产生视频电流。 由此可见，这种靶的导电不是利用材料导带中的电子或价带中的空穴，而是依靠二次电子导电的，故称二次电子导电靶。 二次电子导电摄像管响应率高，改变光电子加速电压，可以得到80~200倍的电子增益，它的极限分辨率稍低。 (２)．增强硅靶 （SIT Silicon Intensified Target） 图1-7 增强硅靶管的靶叫增强硅靶(SIT)。 SIT靶和硅靶视像管中的靶结构基本相同，只是在电子入射侧加镀一层厚几十纳米的铝膜，以屏蔽杂散光。 从光电阴极发射出来的电子，在高压作用下轰击硅靶，激发出大量电子-空穴对。 经理论计算，每个入射的光电子能量为3.4~3.5ev时,可产生1个电子-空穴对。如果移像区的电压为10kV，则每个入射光电子可产生2800~2900个电子-空穴对，空穴在自建电场作用下进入P区，使该单元的电位提高，并在电子束扫描时输出视频信号。 增强硅靶灵敏度一般比硅靶大两个数量级。 硅靶不易烧伤，但暗电流较大，斑点不易彻底消除。 五、 摄像管的主要特性参数 衡量摄像管优劣的总标准是： 在测试台的监视器上能否分辨一定的标准测试图案。 图案的清晰程度是由许多因素决定的。为了分析和研究各种因素对像质的影响，必须规定出具体的特性参数。 摄像管的最主要特性参数是：灵敏度、惰性、分辨力和光电转换特性等。 其中灵敏度和惰性主要决定于靶面，分辨力主要决定于扫描电子枪。 五、摄像器件的主要参数： 1.灵敏度：S 定义：在2856K色温标准光源单位输入光通量(lm)或单位辐射通量(W)照射下，器件所产生的输出信号电流。 工程实践中： 常用能产生正常图象所需的摄像管输入面最低光照度Lmin来表征器件的灵敏度。 2.光电转换特性: 摄像器件输出的光电流与入射的光照度之间的函数关系。通常表示为： Ip=kL? γ = 1 图像灰度均匀 γ﹤1 灰度畸变，但低照度灵敏度增加 高照度下的光电特性呈一定的饱 和状态 γ﹥1