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1、微光夜视技术微光夜视技术和薄膜电子技术和薄膜电子技术1 微光夜视技术和像增强器的发展微光夜视技术和像增强器的发展2 多碱阴极和多碱阴极和GaAs光电阴极的制备光电阴极的制备3 微通道板与离子阻挡膜微通道板与离子阻挡膜4 荧光屏荧光屏5 像增强器的性能参数及测试原理像增强器的性能参数及测试原理6 目前研究的内容目前研究的内容 1 微光夜视技术和像增强器的发展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。1
2、934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。微弱的光学图像自然景物微弱的电子图像增强的电子图像增强的光学图像物镜光阴极微通道板荧光屏目镜像增强器 像增强器和夜视系统的结构和工作原理 2 微光夜视技术和像增强器的发展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
3、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。l一代像增强器 结构示意图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l二代、超二代和三代像增强器 结构示意图光阴极光阴极 光电转换光电转换微道板微道板 电子倍增电子倍增荧光屏荧光屏 电光转换电光转换微光夜视技术特点和作用微光夜视技术特点和作用 - - 微光核心器件工作原理微光核心器件工作原理（m)n 倍增次数倍增次数二次电子二次电子倍增系数倍增系数微光夜视技术特点和作用微光夜视技术特点和作用 微光核心器件工作原理微光核心器件工作原理
4、l工作时加三个电压，光电阴极通道板输入端l通道板两端，通道板输出端荧光屏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。 微光像增强器系列微光像增强器系列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300-400A/lm提高到600A/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。 微光像增强器系列微光像增强器
5、系列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。微光夜视技术特点及作用微光夜视技术特点及作用 微光夜视技术核心器件微光夜视技术核心器件1 Thin ion-barrier film/高性能，薄的离子阻挡膜2 Low noise figure MCP/低噪声因子微通道板3 Gated power supply /门控电源典型应用系统结构世界各国的发展概况需求牵引，微光夜视发展规划、计划需求牵引，微光夜视发展规划、计划（例例Omnibus三代微光计划）三代
6、微光计划）美国国防部美国国防部美陆军实验室美陆军实验室斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大学斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大学ITT公司公司/EOIntervac 公司公司Litton 公司公司EO国家级实验室：微光新原理、新技术前瞻性、基础性和演示验证国家级实验室：微光新原理、新技术前瞻性、基础性和演示验证微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备俄罗斯欧洲v法国：PHOTONICS(超二代）v荷兰：DELFTv以色列中国v2 多碱阴极和多碱阴极和GaAs光电阴极的制备光电阴极的制备v多碱阴极的制备多碱阴极的制备v 1955年，Somme
7、r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180A/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1016A/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。v多碱阴极光电阴极薄膜多碱阴极光电阴极薄膜v采用真空蒸镀法采用真空蒸镀法Na，K，Sb，Cs碱 源真空系统、烘烤系统阴极组件v目前国外超二代像增强器中的阴极灵敏度已超过800A/lm； v一代、二代及超二代像增强器被广泛应
8、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。v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。 vGaAs光电阴极光电阴极v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-族单晶化合物进行表面激活，使表面具有负的电子亲和势。 vGaAs光电阴极光电阴极v196
9、5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550A/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。 vGaAs光电阴极光电阴极v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
10、的作用。v2 GaAs光电阴极光电阴极v目前，国外生产的反射式NEA光电阴极的灵敏度已达到2400A/lm，最高可达到3200A/lm，透射式阴极的灵敏度也可以超过2000A/lm以上，应用NEA光电阴极的光电管、光电倍增管和三代像增强器等器件也已商品化。v国内的三代器件正在处于实用化。 GaAs光电阴极的结构GaAs单晶+铯氧激活vGaAs光电阴极的制备光电阴极的制备v对NEA光电阴极要求阴极材料晶体的位错密度要小，掺杂要适度，电子扩散长度要长，表面要均匀且厚度可控制。用外延法生长晶体可满足这些要求。v早期生长NEA光电阴极的外延层，多采用汽相外延（VPE）和液相外延（LPE），或汽相和液相
11、的混合外延法（hybrid），也有用分子束外延（MBE）。vGaAs光电阴极的制备光电阴极的制备v当前研制和生产NEA光电阴极最成功的是用金属有机化合物汽相淀积法（MOCVD或MOVPE），因为它可以用来进行大面积、均匀、超薄、多层的半导体生长，它开辟了NEA阴极的工业化生产途径。vMOCVD技术是1968年由H.M.Munasevit等人提出，MOCVD法最早用于NEA光电阴极外延层的生长是在1976年，目前，MOCVD法已成为制备NEA光电阴极最常用的方法。 vGaAs光电阴极的制备光电阴极的制备v激活过程实际就是将NEA光电阴极表面的电子亲和势降到负电子亲和势状态的过程。v通常将外延生长
12、的单晶片进行腐蚀，露出光电发射层，经化学清洗后送进超高真空室进行激活。v激活过程一般包括超高真空的获得，表面清洗与分析，最后用铯氧处理。vGaAs光电阴极的制备光电阴极的制备v NEA光电阴极的激活是将原子清洁的GaAs表面与Cs、O作用形成很低的表面逸出功。非常少量的其它物质污染都会妨碍NEA的建立，因此10-8Pa以上的超高真空度就成了NEA光电阴极激活的首要条件。v腐蚀过的GaAs单晶片首先进行化学清洗，然后通过阴极传递装置将基片送入真空系统进行高温热清洗，热清洗的温度一般在500650，热清洗的作用是将表面的自然氧化物、残余气体、有机物及来自真空系统各构件表面的气体分子等污染去除。vG
13、aAs光电阴极的制备光电阴极的制备v晶片经热清洗后，便可进行铯氧处理。v最初人们采用A.A.Turnbull和G.B.Evans在1968年提出的标准激活法，又称“yo-yo”法。vD.G.Fisher与G.O.Fowler证明，在标准的加热清洁、“yo-yo”激活之后，再来一次温度较低的加热和“yo-yo”激活，可将阴极的光电发射提高30左右，这种激活方法通常称为“高低温两步激活”法。 光电阴极的评价光电阴极的评价积分灵敏度v积分灵敏度是指像增强器中的光电阴极在辐射源的连续辐射的作用下，单位光通量所产生的饱和光电流。单位为A/lm，流明（lm）这个单位是基于人眼视见函数的。测试积分灵敏度时，
14、常采用国际上公认的色温为2856K的钨丝白炽灯作为标准光源。v积分灵敏度是像增强器的一个非常重要的指标，它简洁、直观地反映了像增强器中光电阴极的总的光电发射能力。 光电阴极的评价光电阴极的评价v在入射光的某一波长，辐射功率为1W的单色光照射下，光电阴极所产生的光电流称为光电阴极在该波长下的光电灵敏度 。v式中I为光电流，单位为安培（A）或毫安（mA），W为入射辐射功率，单位为瓦（W），因此S（）的单位为安培/瓦（A/W）或毫安/瓦（mA/W），通常采用后者。 3 微通道板与离子阻挡膜通道式连续打拿极电子倍增器的概念最早出现于1930年，到60年代，随着人们对铅玻璃烧氢工艺及二次电子发射能力的探
15、知和掌握，以及发现连续打拿极的增益决定于通道长径比而非通道的绝对长度或直径，前苏联的科研机构、美国的Bendix实验室和英国的Mullard实验室，对微通道板的实验研究工作取得实质性的进展。 真正的突破是在借助熔合纤维光学加工方法的基础上，得以实现较小通道孔径的微通道板（早期的微通道板通道孔径约为25m -12m），并转化成为一种可以工业实用的微通道板制造技术，成功的应用于微光像增强器。 微通道板像增强器技术的出现，标志着微光像增强技术从第一代发展到第二代；而负电子亲和式的砷化镓光阴极像增强器技术的出现，又使微光像增强技术又从第二代发展到第三代。微通道板是由可多达数百万个规则紧密排列的细微玻璃
16、通道组成的通道式电子倍增器，每个通道即构成了一个单独的连续打拿极倍增单元，两个端面镀有镍铬金属膜层，其外环是同样镀有镍铬金属膜层的由实体玻璃构成的实体边，平整的实体边可以提供很好的端面接触以便施加电压。v微通道板必须工作于真空环境中，微通道板的工作机理，就是利用通道内表层在一定能量的电子碰撞下可产生二次电子的特性，二次电子在电场的作用下沿通道加速前进，经过重复多次的碰撞和电子倍增过程，最后在高电势输出端面有大量的电子输出产生，这个过程被形象的比喻为“电子雪崩”。 入射电子接触电极单通道二次电子输出电子（m)n 倍增次数倍增次数二次电子二次电子倍增系数倍增系数v微通道板通道内壁结构呈非均匀的分层
17、结构，各成份浓度分布不同。表层是厚度约10-20nm的富SiO2层，之下是约为0.15m-0.30m厚度的还原层，而最外表面则是厚度仅1.01.5nm的表面偏析的碱金属离子单分子层。在距表层200nm左右范围内吸附有气体，主要是H2，H2O、N2，碳氧化物。这些气体一部份源于玻璃基体本身的制造过程，另一部份源于氢还原过程，如H2、H2O和N2。二次电子的逸出深度通常为3.3nm左右，因此二次电子发射产生于富硅层。增益是微通道板的重要特性，微通道板的增益决定于外加电压、长径比、首次撞击的二次电子产额和通道内壁二次电子发射特性。但微通道板增益特性的评价标准与其应用的工作条件和工作状态密切相关。必须
18、满足其工作电压与通道长径比的最佳比值22左右。因此对于不同工作电压要求下的微通道板，其长径比有所不同，如某些微通道板探测器，工作电压为1200V，其长径比设计在60 1；而在像增强器中，微通道板的工作电压一般不超过1000V，因此微通道板的长径比通常设计在(40 1)(55 1)范围内。 微通道板通道内壁都不同程度的吸附着一定的气体，在工作状态下，通道内接近输出面端口处吸附的残余气体分子，在受到大电流密度的电子流撞击时，电离成正离子，并受到电场的吸引而向输入面方向漂移和加速，形成离子反馈，其中某些获得足够能量的正离子，在撞击通道内壁时还会产生二次电子。离子反馈到光阴极，也将在光阴极上产生额外的
19、二次电子。微通道板工作状态下产生的正离子反馈，在三代像增强器中造成的严重后果，就是造成砷化镓光阴极灵敏度迅速衰减。这是由于砷化镓光阴极，是通过在表面沉积铯氧层敏化激活而获得的负电子亲合势，而铯氧层的化学完整性决定砷化镓光阴极的工作寿命，但微通道板工作状态下产生的离子反馈，将严重损害敏化层的化学完整性。v对于微通道板离子反馈的评价标准是反馈离子电荷总量与输出电子电荷总量之比（Ni/Ne，），正常工作状态下的超二代像增强器，其后组件（包括微通道板和荧光屏）的Ni/Ne约为210-4离子/电子，这种程度的离子反馈，对于砷化镓光阴极，在无离子阻挡膜的情况下，工作寿命仅能维持不足100小时。三代像增强器
20、为此在微通道板的输入面上增加一层一定厚度的多孔状氧化铝或氧化硅的离子阻挡膜以彻底阻绝电离气体分子的离子反馈，来保证砷化镓光阴极足够的工作寿命并使成像质量得到改善。离子反馈膜终究也是一种形式的屏障，对来自光阴极的电子起到散射和阻挡的作用，特别是使得撞击在通道间壁上的反弹电子，在离子阻挡膜上产生散射形成多次反弹，并使得部份电子最终其能量不足以无法穿越离子阻挡膜，因而不仅大大降低了微通道板的探测效率，增加了微通道板和三代像增强器的噪声因子，还增加了晕轮。 离子阻挡膜的质量和厚度是影响三代像增强器的信噪比和调调制传递函数及工作寿命的关键因素。当离子阻挡膜厚度为80时，减少了约2/3的来自于光阴极的电子
21、通过，即对于1800A/lm的光阴极，那么其光阴极灵敏度实际有效利用率为1/3，因此信噪比相当于光阴极灵敏度只有600A/lm的超二代像增强器。离子阻挡膜厚度通常一般在25到100，可以在降低微通道板离子反馈的基础上，减薄离子阻挡膜的厚度，使来自光阴极的电子在离子阻挡膜上发生的反弹式散射更多的转化为穿透式散射以提高穿透率，改善三代像增强器的信噪比和对比度传递特性。由于MCP 材料特性的限制， 部件处理温度不得大于450 ，故在MCP 上制备的A l2O 3 膜是非晶态膜。考虑到MCP 性能和以后器件的批量生产，选用直流溅射设备制备A l2O 3 膜。通过大量试验摸索，制备A l2O 3 膜的最
22、佳工艺条件是：直流电压900 V，电流55 A ，靶材选用5 个9 高纯铝，连续溅射20 min，可得到(3.0 40) nm 膜厚的A l2O 3。实验证明， 这种方法制备的A l2O 3 膜，针孔小，致密度好，20电子显微镜下检测膜层无亮点。离子阻挡膜的成膜技术M25/6-1微通道板的主要性能指标及参数板直径(Plate Diameter)：24.800.04）mm有效直径(Active Diameter)： 18.8mm20.4mm通道直径(Channel Diameter)： 6m厚度(Plate Thickness)： 0.28mm0.32mm开口面积比(Open Area Rati
23、o)： 60%斜切角(Bias Angle)： 61 电阻(Resistance)： (80300)M 增益(Gain)(20Ah电子冲刷,20Ah scrub)： 500 增益均匀性(Gain Uniform)： 4级以内 芯皮玻璃组合拉单丝单丝六角紧密排列捆扎成棒拉复丝将复丝按有效区尺寸的要求排列在热压模具中实体边玻璃拉单丝单丝六角紧密排列捆扎成棒拉复丝真空机械热熔压斜切成片滚圆倒角研磨抛光酸蚀除芯氢还原蒸镀电极检 验包 装包 装微通道板的皮玻璃是构成并决定微通道板性能的功能玻璃，因此被称为微通道板玻璃。微通道板玻璃为铅硅酸盐玻璃，其成份通常由碱金属氧化物，碱土金属氧化物和可还原金属氧化物
24、如PbO和（或）Bi2O3、和SiO2和少量的Al2O3所组成。SiO2是玻璃形成体，而碱金属氧化物碱土金属氧化物和可还原金属氧化物是网络外体。81613502C87-2MCP10NV30PSiO26773636662B2O34Na2O0.2511K2O6.47Rb2O1.220.2Cs2O0.211.8CaO3MgO3BaO114312PbO241117.82812Bi2O31.80.20.2Al2O313Sb2O30.10.1As2O30.10.10.10.10.1由于最后的通道是通过酸溶除芯而形成的，因此要求芯玻璃尽可能的容易被酸溶蚀，同时皮玻璃尽可能的能够耐受酸的侵蚀。通常以二者在相同
25、条件下的酸溶速率差作为衡量标准，基本要求是芯皮玻璃的酸溶速率相差应达到2103倍，最低也不得低于1103倍。微通道板的芯玻璃多采用以硼酸盐玻璃系统，B2O3的三面体网络结构要比SiO2形成的四面体网络结构强度小得多，硼氧网络易于被酸溶蚀。 OxideX-5X-7B2O32424SiO23142BaO +SrO+ CaO3228La2O3+Y2O3137v对实体边玻璃的要求是应与微通道板玻璃具有相适应的热匹配性、热工作温度和耐酸性。实体边玻璃可以以皮玻璃或其它相似玻璃作为替代来构筑。要求其与微通道板玻璃良好的热物理匹配，良好的机械性能和化学性能。 拉丝、排屏工艺 从拉单丝开始，首先将符合公差范围
26、管棒组合清洁烘干，在专用拉丝机上拉单丝。将准备好的管棒组合体固定在拉丝机送料支架上，送入加热炉，然后升温，当温度达到拉丝温度时（800850，因玻璃不同有所不同），进行拉丝。 扎复丝棒：将拉制好的单丝按尺寸范围分成几组，清洗之后，挑选在尺寸范围内的丝分别排列在六角形模具中，捆扎成六方形复丝棒。 拉复丝：将捆扎好的复丝棒在拉丝机上拉制六角形复丝，复丝拉制温度为805左右，并自动切割成压板所需要的长度，收集在复丝收集器中。拉制复丝，决定通道的最后尺寸，板结构质量的好坏，基本上取决于复丝的质量。 拉制的复丝径测量、复丝挑选热切。将挑选好的60mm 长的复丝，包括排列在有效区以外的实体边玻璃复丝，按有
27、效区的尺寸要求，排列在模具中。 压屏工艺 v压屏工艺采用的是机械真空熔压法。压屏的工艺过程就是将排在模具中的每根复丝，在一定的温度和压力下熔合成复丝阵列的过程。排屏过程中六角形复丝整齐排列于由六个滑块组成的六楞形熔压模具中，送入熔压炉。熔压时的温度在640左右（在芯玻璃的转变温度和软化温度之间，略高于皮料的软化温度），并抽到真空达10-8托10-10托，保持一段时间，使整个板温度均匀。然后加压，使六个滑块以同样的压力同时向中心挤压，依靠皮玻璃的软化，使复丝紧密地粘合成一个整体，即形成微通道板毛坯屏段。 冷加工工艺把熔压好的微通道板毛坯屏段，用502胶固定在多线切割机支架上，按一定的长径比，留有
28、余量，切割成具有一定倾角的薄片。长径比一般为4060之间，倾角615。多线切割机的切割机理完全不同于内圆切片机，首先它是用0.080.18mm的金属线为切割材料，将金属线缠绕在导线轮上，驱动导线轮和MCP屏段作相对运动，砂浆磨削、冷却达到磨切晶片的目的。 采用多线切割可以提高微通道板的表面质量，提高厚度平行差的一致性，为双面精磨、抛光做好准备。 切片后是胶条，随后在滚圆机上滚成一圆柱体。拆条清洗后得到微通道板毛坯板子，最后将毛坯板子进行倒角、清洗、送检。 将倒角后的微通道板毛坯板子上双面精磨机，用W10的金刚砂研磨，然后留一定的尺寸上双面抛光机。用氧化铈抛光成设计要求的尺寸、面形和光洁度。抛光
29、之后，用若干种化学清洗剂清洗和超声清洗，保存在氮气柜中或干燥器中，这种板坯的加工，与光学镜片的加工工艺相同。但因为微通道板是两种玻璃的复合材料，而芯料又易腐蚀，所以它比加工一般的光学玻璃镜片更为困难。 腐蚀工艺 首先将微通道板抛光片超声清洗干净，用多槽清洗机进行自动清洗。先用酒精（或酒精和乙醚的混合液）擦洗之后，再依次置入双氧水溶液、去离子水、蒸馏酒精等。清洗之后，置入动态稀酸溶液中，同时伴以超声振动或磁力搅拌，进行腐蚀。待所有通道中的可溶玻璃芯溶解干净并全通之后，再腐蚀一段时间，以便在通道的内表面形成一层富SiO2层。之后，再进行上述清洗，最后真空烘干 氢还原工艺 为使通道壁上形成具有合适面
30、电阻率的二次电子发射表面，须将腐蚀掉芯的MCP装在能使气流强迫通过MCP通道的氢还原炉的板架上。先在氮气中加热到还原温度，然后再通入氢气进行还原。氢气应先经净化器以及其他氢纯化措施，使之氢的纯度优于ppm。将含有Pb、Bi等重离子的微通道板放在氢气中还原处理，在高温下氢气从微通道板表面扩散进入玻璃内部，将内部中的Pb、Bi离子还原出来。镀电极膜工艺 v用沉积镍铬合金法，在微通道板的两个端面蒸镀上NiCr合金（其他合金或金属），作为接触电极。 v目前沉积镍铬合金的主要方法是电子束蒸发镍铬合金，这主要是由于电子束蒸发操作简单，沉积速率快，膜的纯度高，可同时蒸镀多块基片。但是电子束沉积速率过快，粒子
31、直径较大，制备出的薄膜结构疏松，膜层附着力差，影响薄膜的质量。 离子束辅助沉积(Ion beam assisted thin film deposition，简称IBAD)是在气相沉积镀膜的同时，利用荷能离子轰击薄膜沉积表面，对薄膜表面环境产生影响，从而改变沉积薄膜成分、结构的过程。由于荷能离子与沉积原子的级联碰撞效应，增加了沉积原子的迁移能力，减轻或消除成膜过程中的阴影效应。荷能离子的轰击还会使沉积原子与基体原子间相互扩散，提高膜层与基片的附着力，从而可沉积出均匀性强、聚集密度高、膜基结合好的高质量膜层。测试、包装工艺 v在工艺的各阶段已严格检验过，最后检测，只检测MCP的电学特性，如电阻（
32、导电性）、电子增益、噪声、电子增益均匀性、暗斑、亮点及闪烁等。 4 荧光屏在玻璃屏幕的内侧涂敷了薄薄的一层称为荧光粉的发光物质，这样的屏幕就叫做荧光屏，其作用就是将电子的轰击变成光信号输出。在这一过程中，将电子的动能转化为光能，这也是荧光屏的最基本功能。 荧光屏的构成玻璃屏面，荧光粉和铝膜玻璃 或光纤面板荧光粉铝膜电子发光v荧光粉由荧光质、溶剂和激活剂组成。在电子轰击下具有足够发光能力的化合物称为阴极荧光质，简称荧光质。荧光质的基本材料是无色透明的物质，例如锌、铬、镁和硅的氧化物与硫化物ZnO, ZnS, CdS, MgO, CdO,等。 v溶剂是氯化钠（NaCl）一类物质，它用来加速结晶过程
33、，结晶后溶剂就被排除出去。激活剂使被激发的电子容易转移，造成电子飞出的条件。银、铜、锰等是良好的激活剂 。v根据发光时间的长短可把荧光粉所发的光分为荧光（短时间的发光）和磷光（长时间的发光）。在电子束激发瞬间的发光就是荧光；激发停止后的发光即为磷光。磷光也称为余辉。按余辉时间长短又把余辉分为长余辉（余辉时间在数百毫秒量级）荧光粉、短余辉（余辉时间数微秒量级）荧光粉等。图像、文字显示常用中长余辉荧光粉（余辉时间为几百微秒到几十毫秒）。 v铝膜是采用真空镀膜技术敷在荧光质上的一层极薄（厚度在微米级）的蒸铝层。电子束轰击荧光质所发出的光只有一部分穿过屏玻璃为人眼所接收，大部分光朝后射向电子枪，这些光
34、都损失掉了；而向后投射的光在玻璃壳锥体上再次向前反射，引起显示图像对比度下降。因此在荧光质的后面敷上一层铝膜，起到反光镜的作用，将本来要损失的光想抢反射从而增加了亮度； v像增强器荧光屏重铝膜的作用：v1 作为电极保证荧光屏处于一个均匀的电极v2 阻止从荧光屏到光阴极的光反馈v3 起到反光镜的作用，将本来要损失的光反射从而增加发光效率。荧光屏的评价参数v1.发光效率： v2.发光亮度：CCD亮度计直接测得,单位：cd/m2 v3.发光亮度均匀性：最小值/平均值（Min/ Ave）和最小值/最 大值（Min/ Max） 及亮度直方图 v4.余辉：亮点的亮度值下降到初始值的10%所经历的时间作为余
35、辉时间，简称余辉 .单位：msUIP单位：Lm/W4 像增强器的性能参数及测试原理像增强器的性能参数及测试原理（1）积分灵敏度表征光电阴极的性能（uA/lm）直观地反映了像增强器中光电阴极的总的光电发射能力。测试积分灵敏度时，常采用国际上公认的色温为2856K的钨丝白炽灯作为标准光源。光源通过衰减到规定的照度照射到一定面积的光电阴极面，用微电流放大器测出阴极的输出电流即可计算出积分灵敏度。在封装电源之前测。 （2）光谱响应表征光电阴极的性能测试光谱响应时，用单色仪获得单色光，将单色光投射到待测的光电阴极上，用微弱信号检测技术测出相应的光电流的大小，经A/D卡实现模/数转换，最后输入计算机。计算
36、机将采集获得的光电信号和对应的单色光辐射功率进行软件处理，根据理论公式计算出各种单色光照射下的光电灵敏度，就得到阴极的光谱响应曲线，从而获得光谱响应曲线。为了获得光谱灵敏度的绝对值，需对各种波长的单色光进行标定，标定可采用辐射功率计。（3）信噪比表征像管的噪声特性能如果一束照度均匀和稳定的光入射像增强器光阴极，在荧光屏上光斑的亮度：S/N像增强器信噪比S1有光照时信号的直流分量，A；N1有光照时信号的交流分量，A；S2无光照时信号直流分量，A；N2无光照时信号的交流分量，A；E像增强器实际输入照度，Lx；A入射光阴极的光斑实际面积，m2；K修正系数。当包含像增强器荧光屏在内的系统带宽为B时：A
37、ENNSSKNS852221211014. 31029. 1/10/BK （4）亮度增益表征像管的亮度增强能力根据测试标准，像增强器的亮度增益通常定义为：在标准光源照明和微光像增强器额定工作电压下，荧光屏上的输出亮度与光电阴极处输入照度EV之比。（5）等效背景照度表征像管的噪声特性为了与来自目标的照度相比较，通常用等效背景照度来表示暗背景。为了使荧光屏亮度等于暗背景亮度值，而需在光阴极面上输入的照度值，就称为等效背景照度。 （6）鉴别率表征像管的综合特性像增强器的鉴别率是指把具有一定对比度的标准测试图案聚焦在像管的光阴极面上，用目视方法从荧光屏上每毫米尚能分辨得开的黑白相间等宽矩形条纹的对数，即lP/mm。v像增强器的应用像增强器的应用v典型应用：典型应用：v直视式微光镜直视式微光镜v微光电视微光电视v制导系统制导系统vX射线增强器射线增强器v天文观察天文观察5 目前研究的内容：已完成的项目：微光像增强器的灵敏度和光谱响应测试仪、信噪比测试仪、亮度增益和等效背景测试仪、鉴别率测试仪，荧光屏测试仪、组件瑕疵测试仪和宽光谱测试仪。正在进行和即将开展的项目：GaAs光电阴极的特性与制备技术研究；GaAs光电材料的光电压谱测试技术研究；GaAs光电阴极的自动制备技术研究；光阴极和MCP噪声特性分析测试技术研究。