微光像增强器的工作原理

微光像增强器，又称作微光像管，是微光夜视仪的核心器件，对整个系统的成像质量起着决定性作用。迄今为止已经出现了一代微光像增强器、二代微光像增强器、三代微光像增强器和四代微光像增强器。

微光像增强器的工作原理

微光像增强器是一种能够把微弱光图像增强的光电真空成像器件，是各类先进微光夜视设备的核心器件，通常采用如下图所示的结构，主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏组成。

微光像增强器的工作原理：在微弱光照射下，通过光电阴极的光子-电子转换、电子光学系统的加速和聚集以及荧光屏的电子-光子转换，Z终使原本微弱的或不可见的光信号变为较强的可见光信号。

1、光子-电子转换

微光像增强器利用光电阴极的外光电效应将输入微弱光信号转换成电子信号。光电阴极是采用光敏材料制成，在微弱光照射下，由光学系统将微弱的或不可见的光聚集到光敏面上，发生光电效应并产生光电子，从而将输入到它上面的低能辐射图像转变为电子图像。由此实现将辐射图像转换为光电子图像的过程(即光子-电子转换)。

2、电子加速和聚焦

电子光学系统的主要作用是加速光电子并使其聚集在像面上。主要的电子光学系统有：静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作用;后者靠电场的加速和磁场的聚焦作用。因为复合系统结构复杂，所以多采用静电系统。从光电阴极发出的光电子通过特定的静电场获得能量并被加速聚焦到荧光屏上。

3、电子-光子转换

利用荧光屏将光电子图像转换成可见的光学图像。通过荧光屏上的发光材料，将光电了的动能转换成光能。高速电子轰击荧光屏表面后，发出与入射微弱光图像相对应的增强的目标可见图像，实现电子-光子的转换。Z终，使原本微弱的或不可见的光信号变为较强的可见光信号。

微光像增强器的作用

夜视技术主要以微光夜视技术和红外夜视技术为代表。红外夜视技术的优点是灵敏度高、作用距离远，能穿透烟尘、雾观察目标，但体积和重量相对较大，主要应用于车载、机载和舰载远程应用。几十米到几百米距离的近程夜间观察、瞄准射击则主要通过微光夜视技术来解决。近年来，微光收视技术虽然面临着红外夜视技术的挑战，但是其在性能和成本上依然具有明显的优势。

微光夜视装备虽然作用距离较近，但成像分辨力高，图像与可见光图像相仿，符合人眼观察习惯，便于进行目标识别，而且造价相对便宜，适合大量装备。基于这些因素，微光夜视装备在未来一段时间内依然具有不可替代的作用。

微光夜视装备的核心是微光像增强器。微光像增强器能将微弱光照射下的景物通过光电阴极的光光电转换、电子透镜的倍增和荧光屏电光转换，成为可见光图像。微光像增强器主要工作在可见光和近红外波段。为了更好地适应战场需求，人们正在研制能够作用距离更远、灵敏度更高、照度更低时观察的新一代高性能微光像增强器。

微光像增强器发展趋势

1、继续向高灵敏度阴极方向发展

第三代微光像增强器阴极灵敏度目前已达到2000μm/lm，在此基础上将向3000μm/lm的方向发展，法国报道.通过程序控制优化多碱光电阴极的透射灵敏度可达到800μm/lm，俄罗斯人认为S型多碱光电阴极的透射灵敏度极限为1500μm/lm。这表明S型多碱光电阴极还有几大的潜力可挖。可望将来在像管中达到800～1200μm/lm。

2、继续向蓝光和近红外延伸的光电阴极方向发展

微光像增强器光电阴极的研究ZD主要朝两个方自发展，一是研究适合沙漠地带和水下探测、识别的蓝光延伸(<550nm)GaAs负电子亲和势光电阴极，二是根据夜天空红外辐射较强的特点，发展自近红外延伸的光电阴极。

3、继续提高微通道板的性能

现代高技术条件下的全天候战争对夜视仪的性能要求越来越高，相应地对微光像增强器的微通道板的性能要求也不断提高，总趋势是高增益、低噪声、长寿命、高分辨力。微通道板的分辨力取决于通道的孔径和通道ZX距，通道越小，通道ZX距越小，分辨力越高。

4、继续向高传递函数和高分辨力方向发展

微光像增强器将继续加强实现高传递函数和高分辨力观察的研究。如对整机和像管进行优化设计，采用更高性能的光纤面板、微通道板和荧光屏，缩短微通道板与荧光屏的间距，研制新管型等。美国ITT公司研制的第四代微光像增强器，其分辨力可提高到90线对/mm(标准三代管为36线对/mm)。将来，微光像增强嚣的分辨力可望达到80～100线对/mm。