[发明专利]基于二代倒像式像增强器在常温下局部选通的微光探测器

说明书

技术领域

本发明属于光电成像探测技术领域，涉及一种微光探测器，具体涉及一种基于二代倒像式像增强器在常温下局部选通的微光探测器。

背景技术

微光夜视技术广泛应用于交通、电视、通讯、医药卫生、军事等领域。经过近30年的高速发展，如何改善微光成像系统探测的动态范围已成为该领域的一项重要课题，而解决这一课题的关键在于如何提高微光探测极限以及如何在强光下正常成像而不损害探测器。

在提高微光探测极限方面，国外已研制出探测极限为10^-9lx照度的CCD(Charge Coupled Device)摄像机，德国B&M光谱公司在-150℃温度下，将CCD摄像机的探测极限提高至10^-11lx。低温微光探测器件具有很高的信噪比，但其体积笨重、技术难度高、造价昂贵，应用领域十分有限。我国已在微光(10^-6lx)领域展开了广泛的研究，中科院西安光学精密机械研究所和长春光学精密机械研究所对超二代像增强器进行了深入的研究，北京理工大学、南京理工大学在提高夜视仪成像质量方面也已进行了多年的研究探讨，西安应用光学研究所及北方夜视技术股份有限公司在三代像增强器的研究中也已进入了实验室阶段。

在如何适应强光方面，国外现有的第四代像增强器，在光电阴极上施加脉冲式自动通断电压，使得光照极强时减少进入微通道板的电子流，避免其饱和，产生的图像始终均匀一致；另外，自动门控作为另一种实现选通的方法，允许像管在照明区域和白天仍产生对比度良好的高分辨率影像，而不产生模糊的影像，扩大了微光像增强器的动态使用范围，但是该技术的细节对我国实行封锁。中国科学院西安光机所的黄林涛等人针对二代像增强器的缺点，设计了自动门控电源取代直流高压电源为第二代像增强器供电的方案，一定程度上提高了二代像增强器的动态使用范围。西安北方光电公司的孙亚芬等人利用光学系统进行自动光强控制来保护强光条件下工作的像增强器。

但是，在提高探测极限方面，上述研究开发的各种装置虽然对像增强器所产生的电子有加强和倍增的作用，但并没有能够将电子进行有效的积累，而仅仅是通过CCD对光子信号进行长时间的积累，因此，CCD的性能在很大程度上限制了微光探测极限由10^-6lx提高到10^-8lx；而在实现强光探测方面，现有的探测器皆为整体选通，对某个区域等于或大于10^-5lx的过强光无法进行局部控制，影响了成像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二代倒像式像增强器在常温下局部选通的微光探测器，不仅将微光探测极限由10^-6lx提高到10^-8lx，而且可对10^-5lx的过强光进行局部选通，并保证成像质量。

本发明所采用的技术方案是，一种基于二代倒像式像增强器在常温下局部选通的微光探测器，包括探测器壳体，探测器壳体分为上下两腔体，上腔体内依次设置有测光CCD、视频采集模块、现场可编程门阵列、液晶驱动模块、电源和显示屏，上腔体外部与测光CCD相接的一端设置有镜头A，上腔体的另一端设置有按钮，下腔体内依次设置有液晶板、磁镜阵列像增强器、光纤光锥和成像CCD，下腔体外部与液晶板相连接的一端设置有镜头B，镜头A与镜头B并排设置。

本发明的特征还在于，

磁镜阵列像增强器包括平行设置的多碱光阴极和微通道板，由多碱光阴极至微通道板之间依次设置有前置静电聚焦电子光学系统、磁镜阵列装置和后置静电聚焦电子光学系统，微通道板的外侧设置有荧光屏。

磁镜阵列装置为二维栅状面阵，包括环形的支架，支架的环内设置有栅状永磁体，栅状永磁体横向并排设置有多个通孔，该通孔穿过栅状永磁体的每道栅，每道栅上相对应的通孔位于同一条轴线，构成栅状且整齐排列的多个微磁镜阵列，栅状永磁体沿支架轴线方向的两侧分别设置有电极，电极与栅状永磁体之间设置有垫圈。

液晶板安装于磁镜阵列像增强器前的光学系统中，通过光纤面板耦合于多碱光阴极前，并位于该光学系统的成像面。

本发明探测器的有益效果是，

1.在像管内部对光电子进行积累，取代了通常采用的CCD积累光信号方式，一定程度上减小了对CCD的依赖性。

2.采用二维面阵磁镜阵列装置，降低了光电阴极出射电子在磁镜中的逃逸概率，对光电子信号进行更加有效的积累，扩大了对微光像增强器所产生的电子的有效利用。