[发明专利]用于电子轰击CMOS研究中电子图像分辨力的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于电子轰击CMOS研究中电子图像分辨力的测试装置及方法，装置是在带抽真空排气泵的腔体内，从上到下依次安装第一反射镜、第二反射镜、Au阴极、背照CMOS图像传感器组件的靶面部分，腔体外部设置紫外光源、高压电源、CMOS的电路部分及抽真空泵。由光源发出的紫外平行光经第一反射镜、第二反射镜的反射和会聚作用，亮度增强并形成特定的斜入射角，照射在Au阴极表面，照射范围为整个Au阴极的有效区域，Au阴极吸收紫外光产生的光电子，在腔体外部加速高压的驱动下，轰击CMOS的靶面，产生增强的电子图像，未被Au阴极吸收的紫外光透射至CMOS的靶面产生的光学图像与电子图像完全分离，通过对分辨力图案的判读，可以获得电子轰击CMOS的分辨力指标。

技术领域

本发明涉及一种用于电子轰击CMOS研究中电子图像分辨力的测试装置及方法，主要用于解决电子轰击CMOS研究中电子图像与光学图像相互重叠干扰，使电子轰击CMOS电子图像分辨力指标下降或无法判读，难以达到研制要求的问题。

背景技术

电子轰击CMOS作为一种新型的夜视成像器件，具有全天候、体积小、重量轻、动态范围大等优点，国外已广泛应用于夜视头盔观察镜、直升机观瞄夜视系统、单光子探测研究等领域。

电子轰击CMOS是采用背照CMOS成像器件替代像增强器中的荧光屏，在超高真空状态下，借助光阴极产生的光电子，从外置高压电源获取高能量轰击CMOS，获得几乎没有噪声的高分辨力目标图像。

目前，对电子轰击CMOS的研究、特别是分辨力等关键性能的研究成果报道较少，由于电子轰击CMOS所具有的高分辨力特征，因此由光电子轰击CMOS产生的电子图像分辨力是表征电子轰击CMOS性能高低的核心参数之一，也是电子轰击CMOS研究中的重要内容，研究中一般都采用搭建电子轰击CMOS分辨力测试装置的方法进行测试和分析。

测试电子轰击CMOS分辨力装置测试工作原理为：在真空状态下，平行紫外光垂直照射在镀制有分辨力图案的Au阴极，被Au阴极吸收的紫外光激发产生光电子，在加速高压作用下，轰击背照CMOS靶面，产生与Au阴极分辨力图案对应的分辨力图案图像，该图像实际上由两部分图像重叠构成，一部分是上述光电子轰击CMOS产生的电子图像；另一部分是没有被Au阴极吸收的紫外光，直接从Au阴极熔石英玻璃基底透射到CMOS靶面而产生的光学图像，此时如果直接对该图像进行分辨力组数进行判读，受图像重叠干扰的影响，图像亮度低，清晰度差，是很难获得CMOS电子图像分辨力的准确数值，即使能勉强判读，也无法满足设计要求，因此必须使CMOS产生的电子图像与光学图像完全分离，互不干扰，才能准确测试CMOS产生的电子图像的分辨力，真实反映出电子轰击CMOS的研制水平。

目前已有的分离电子轰击CMOS电子图像和光学图像的方法有两类，第一类为遮挡分离采集法，具体方案如图1所示。首先改变紫外光照射Au阴极的入射角度，变垂直入射为斜入射，同时在Au阴极表面部分区域粘贴遮挡物，只允许部分紫外光作用于CMOS靶面，被遮挡的Au阴极部分不会在CMOS靶面成像，形成暗区，CMOS靶面有紫外光照射的区域都会产生光学图像，透射至CMOS靶面的紫外光同时Au阴极未被遮挡的区域测试的光电子，形成重叠的光学图像和电子图像区域，只有没有达到CMOS靶面而被Au阴极吸收的紫外光区域，形成了光电子发射的电子图像，这部分图像可以用来进行电子轰击CMOS电子图像研究及分辨力分析和测试，该方法的不足之处在于：电子图像有效区域非常有限，电子图像、光学图像之间间隔小没有完全分离，影响判读效果，另外，为保证所产生的电子图像达到研究分析的图像亮度，需要加大紫外光源照射Au阴极的光强，获得合适的图像亮度，存在紫外辐射过强的安全隐患等问题。