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制造技术

本发明专利技术公开的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。本发明专利技术探测器改变了现有ＣＣＤ对光信号积累的方式，同时采用ＨＴＰＳ液晶板，对光强进行自动局部选通控制，具有较大的动态使用范围，可在１０↑［－８］ｌｘ到１０↑［５］ｌｘ光强范围内正常工作并清晰成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电成像探测
，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。
技术介绍
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，国外己研制出探测极限为10力x照度的CCD (Charge Coupled Device)摄像机，德国B&M光谱公司在-150。C温度下，将 CCD摄像机的探测极限提高至10—"lx。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(1(T61X)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力x;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10'5k的过强光无 法进行局部控制，影响了成像质量。
技术实现思路
本专利技术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勺x提高到10—Sk，而且可对10勺x 的过强光进行局部选通，并保证成像质量。本专利技术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。 本专利技术的特征还在于，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恻分别设置有电极，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。本专利技术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。3. 不需要低温装置，在常温下将微光成像探测极限增至10-Slx的照度。4. 由于磁镜采用剩磁较大的铷铁硼永磁材料，居里温度为312"C，可以在常温下很好地对光电子进行积累，并可以通过较长时间的积累实现对极微弱光信号的增强，达到10力x照度下的清晰成像。5. 采用液晶板对目标景物的光强进行局部透光控制，在强光条件下保护 光阴极及微通道板。6. 可根据要求适当调节液晶板的电压与透过率的关系，实现微光探测器 在105bc照度环境下的正常工作。7.单个像素点可以独立控制，实现局部光强选通。 附图说明图1是本专利技术探测器的结构示意图2是本专利技术探测器中磁镜阵列像增强器的结构示意；图3是本专利技术探测器中磁镜阵列装置的结构示意图；其中，a是主视图， b是内部结构展开图4是本专利技术探测器的工作原理图5是本专利技术探测器的磁镜阵列装置中单个微磁镜单元产生的磁镜场对 电子的约束原理图6是本专利技术探测器中采用的液晶的响应时间与电压幅值的关系曲线图。图中，l.镜头A， 2.镜头B， 3.测光CCD， 4.视频采集模块，5.现场可编 程门阵列，6.液晶驱动模块，7.电源，8.探测器壳体，9.空腔A， IO.显示屏， ll.按钮，12.隔板，13.成像CCD， 14.空腔B， 15.光纤光锥，16.磁镜阵列像 增强器，17.液晶板，18.多碱光阴极，19.磁镜阵列装置，20.微通道板，21.荧光屏，22.后置静电聚焦电子光学系统，23.前置静电聚焦电子光学系统， 24.微磁镜阵列，25.栅状永磁体，26.支架，27.电极，28.垫圈。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术探测器的结构，如图1所示。包括中空的探测器壳体8，探测器 壳体8内部通过隔板12分为空腔A9和空腔B14，空腔A9内依次设置有测 光CCD3、视频采集模块4、现场可编程门阵列5、液晶驱动模块6、电源7 和显示屏10，空腔A9的外部与测光CCD3相接的一端设置有镜头Al;空 腔B14内依次设置有液晶板17、磁镜阵列像增强器16、光纤光锥15和成像 CCD 13，空腔A9的另一端设置有按钮11，空腔B14的外部与液晶板17相 连接的一端设置有镜头B2，镜头Al与镜头B2并排设置。本专利技术探测器中磁镜阵列像增强器16的结构，如图2所示。包括平行 设置的多碱光阴极18和微通道板20，由多碱光阴极18至微通道板20之间 依次设置有前置静电聚焦电子光学系统23、磁镜阵列装置19和后置静电聚 焦电子光学系统22，微通道板20的外侧设置有荧光屏21。本专利技术探测器中磁镜阵列装置19的结构，如图3a、 3b所示。包括采用 铜或陶瓷制成的外圆内方的环形支架26，支架26的内侧壁为卡口，支架26 的方形环内设置有由永磁材料铷铁硼制成的栅状永磁体25，栅状永磁体25 通过支架26内侧壁的卡口与支架26固接，将栅状永磁体25横向充磁且并 排打多个通孔，同时沿支架26轴线方向的两侧各设置一层电极27，该电极 27栅状永磁体25两侧分别镀的一层本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，包括探测器壳体（８），探测器壳体（８）分为上下两腔体，上腔体内依次设置有测光ＣＣＤ（３）、视频采集模块（４）、现场可编程门阵列（５）、液晶驱动模块（６）、电源（７）和显示屏（１０），上腔体外部与测光ＣＣＤ（３）相接的一端设置有镜头Ａ（１），上腔体的另一端设置有按钮（１１），下腔体内依次设置有液晶板（１７）、磁镜阵列像增强器（１６）、光纤光锥（１５）和成像ＣＣＤ（１３），下腔体外部与液晶板（１７）相连接的一端设置有镜头Ｂ（２），镜头Ａ（１）与镜头Ｂ（２）并排设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐远河，郜海阳，刘锴，刘汉臣，张瑞霞，赵高翔，杨旭三，李卿，叶娜，梁元，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]