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      上面已論述了CCD與CMOS兩種應用廣泛的非直視型光電成像器件，實際還有自掃描光電二極管陣列（Self-Scanned Photodiode Array,SSPA或SSPD）,接觸式圖像傳感器（ContactImage Sensor,CIS）等。由于在安防中應用較少，這里就不做介紹，。下面就介紹一下直視型光電成像器件及其在安防中的應用。

       把各種不可見圖像（包括紅外圖像、紫外圖像及X射線圖像）轉換成可見圖像的器件稱為變像管；把強度低于視覺閾值的圖像增強到可以觀察程度的成像器件稱為像增強管?？梢?，變  像管與像增強管都是圖像-圖像變換器件，是一種直視型光電成像器件，統(tǒng)稱為像管。由于二者的工作原理相同，只有光陰極面的光譜響應不同，為此一并介紹。

像管的結構與工作原理

      像管的結構如圖4-31所示，在抽真空的玻璃外殼（現(xiàn)常用金屬外殼）內的一個端面上涂以半透明的光電陰極，在另一端面的內側涂以熒光粉，另外像管中安置了如圖所示的陽極。

圖4-31      像管的結構

      目標物所發(fā)出某波長范圍的輻射通過物鏡在半透明光電陰極上形成目標的像，引起光電發(fā)射。陰極面上每一點發(fā)射的電子數(shù)密度正比于該點的輻照度，這樣，光陰極將光學圖像轉變成電子數(shù)密度圖像。加有正高壓的陽極形成很強的靜電場，合理地安排陽極的位置和形狀，讓它對電子密度圖像起到電子透鏡的作用，使陰極發(fā)出的光電子聚焦成像在熒光屏上。熒光屏在一定速度的電子轟擊下發(fā)出可見的熒光，這樣，在熒光屏上便可得到目標物的可見圖像。

       涂在光陰極面上的光電發(fā)射材料決定了管子是變像管還是像增強管，若所涂材料對紅外或紫外光線敏感，則它就是變像管。若它只對微弱的可見光敏感（如CSb陰極或BioAgCs陰極）,則它就是像增強管。它們都是通過兩次變換得到可見圖像的，都是非掃描的光電成像器件。

       此外，它們都具有圖像增強的作用。實現(xiàn)圖像增強一般有兩種方法：增強電子圖像密度，以及增強電子的動能，或者同時采用這兩種方法。增強電子圖像密度，一般利用二次電子發(fā)射來實現(xiàn)；而用增強電場或磁場的方法來增強電子的動能。由于圖像的變換和增強的方法很多，因而產(chǎn)生了各種類型的變像管和像增強管。

主要性能參數(shù) 1.光電陰極靈敏度

       光電陰極性能的好壞直接對管子的工作特性有很大的影響。光陰極的量子效率決定了管子的靈敏度，量子效率對波長的依賴關系決定了管子的光譜響應。光陰極暗電流和量子效率決定了像的對比度和最大信噪比，對比度和信噪比又決定了照度最低情況下的分辨率。因此在設計和選擇特殊應用的變像管時，選擇恰當?shù)墓怅帢O是獲得最佳性能所不可少的。

2.放大率和畸變

       熒光屏上像點到光軸的距離H’與陰極面上對應點到光軸距離H之比稱為變像管點所在環(huán)帶的放大率β。由于存在著畸變，陰極面上各環(huán)帶的放大率數(shù)值不相等，軸上（或近軸）放大率稱為理想放大率屎若放大率隨離軸距離H的增加而增大的畸變稱為枕形畸變，相反則稱為桶形畸變。設給定環(huán)帶的畸變?yōu)閯t

D=β/β0-1            （4-29）

若D>0,則為枕形畸變；若D<0,則為桶形畸變。

3.亮度轉換增益

設從光陰極發(fā)岀的光電子能全部到達熒光屏，光陰極面接收的輻射通量為©，輻照度為&，在額定陽極電壓UA下，變像管熒光屏的光出射度A/v,則變像管的亮度轉換增益為

GL=Mv/Ee                             (4-30)

設光陰極的有效接收面積為Ak,則光電陰極發(fā)射出的光電流為

Ic=SIAk*Ee                              (4-31)

       若已知其光陰極的靈敏度Si和熒光屏的發(fā)光效率〃，設屏的有效發(fā)光面積為/v,便可以計算出它的亮度轉換增益。光電子在陽極電場的作用下，加速轟擊熒光屏，若UA的單位為V,Ee的單位為W/m2,η取cd/W,S1的單位取為μA/W,則熒光屏發(fā)出的光出射度A/v應為

代入式(4-30)得亮度轉換增益