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      上面已論述了CCD與CMOS兩種應(yīng)用廣泛的非直視型光電成像器件，實(shí)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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)換成可見圖像的器件稱為變像管；把強(qiáng)度低于視覺閾值的圖像增強(qiáng)到可以觀察程度的成像器件稱為像增強(qiáng)管?？梢?，變  像管與像增強(qiáng)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(yīng)不同，為此一并介紹。

像管的結(jié)構(gòu)與工作原理

      像管的結(jié)構(gòu)如圖4-31所示，在抽真空的玻璃外殼（現(xiàn)常用金屬外殼）內(nèi)的一個(gè)端面上涂以半透明的光電陰極，在另一端面的內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)

      目標(biāo)物所發(fā)出某波長(zhǎng)范圍的輻射通過物鏡在半透明光電陰極上形成目標(biāo)的像，引起光電發(fā)射。陰極面上每一點(diǎn)發(fā)射的電子數(shù)密度正比于該點(diǎn)的輻照度，這樣，光陰極將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成電子數(shù)密度圖像。加有正高壓的陽極形成很強(qiáng)的靜電場(chǎng)，合理地安排陽極的位置和形狀，讓它對(duì)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(biāo)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(qiáng)管，若所涂材料對(duì)紅外或紫外光線敏感，則它就是變像管。若它只對(duì)微弱的可見光敏感（如CSb陰極或BioAgCs陰極）,則它就是像增強(qiáng)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(qiáng)的作用。實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)一般有兩種方法：增強(qiáng)電子圖像密度，以及增強(qiáng)電子的動(dòng)能，或者同時(shí)采用這兩種方法。增強(qiáng)電子圖像密度，一般利用二次電子發(fā)射來實(shí)現(xiàn)；而用增強(qiáng)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的方法來增強(qiáng)電子的動(dòng)能。由于圖像的變換和增強(qiáng)的方法很多，因而產(chǎn)生了各種類型的變像管和像增強(qiáng)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(duì)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(duì)波長(zhǎng)的依賴關(guān)系決定了管子的光譜響應(yīng)。光陰極暗電流和量子效率決定了像的對(duì)比度和最大信噪比，對(duì)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(shè)計(jì)和選擇特殊應(yīng)用的變像管時(shí)，選擇恰當(dāng)?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(diǎn)到光軸的距離H’與陰極面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)到光軸距離H之比稱為變像管點(diǎn)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(shè)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(zhuǎn)換增益

設(shè)從光陰極發(fā)岀的光電子能全部到達(dá)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(zhuǎn)換增益為

GL=Mv/Ee                             (4-30)

設(shè)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(shè)屏的有效發(fā)光面積為/v,便可以計(jì)算出它的亮度轉(zhuǎn)換增益。光電子在陽極電場(chǎng)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(yīng)為

代入式(4-30)得亮度轉(zhuǎn)換增益