像增強(qiáng)器是什么，它是何種成像利器

CCD、CMOS相機(jī)常備用來拍攝發(fā)光影像。然而受到效率、噪聲的限制，在微弱光環(huán)境下，普通相機(jī)很難實(shí)現(xiàn)有效的成像，這些場景包括：

－ 微光夜視，即環(huán)境光照很低的場合；

－ 微弱發(fā)光，如單顆粒發(fā)光、單粒子探測、生物自熒光等；

－ 高速成像，因?yàn)槠毓鈺r(shí)間很短而導(dǎo)致信號微弱

……那么；是否有辦法將影像增強(qiáng)呢？

如何解決微弱信號探測？

像增強(qiáng)器可以有效增強(qiáng)影像，并可以實(shí)現(xiàn)單光子計(jì)數(shù)探測。

簡述像增強(qiáng)器的用途：

1．顧名思義，像增強(qiáng)器能實(shí)現(xiàn)光放大，可提供高達(dá)10＾3－10＾7的光增益，實(shí)現(xiàn)微光環(huán)境成像、高速成像、單個(gè)粒子探測等微弱信號探測的功能；

但本君絕不僅僅是增強(qiáng)光信號而已，還可以實(shí)現(xiàn)：2．選通（超高速快門）功能，可達(dá)納秒量級甚至更低；3．結(jié)合閃爍體用于探測X－Ray，帶電粒子以及中性粒子等。

同時(shí)值得一提的是，在增強(qiáng)信號的同時(shí)，本君極少產(chǎn)生干擾，在厘米量級的靶面上，暗計(jì)數(shù)每秒不超過10個(gè)！

像增強(qiáng)器的構(gòu)造：

此部分我們介紹像增強(qiáng)器的構(gòu)造，器件中各個(gè)部分的功能，像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)決定了其可以對微弱信號進(jìn)行檢測。

簡單來講像增強(qiáng)器由陰極、微通道板、熒光屏構(gòu)成，下面一一為您剖析：

1）光電陰極：

像增強(qiáng)器的陰極的作用是將光子轉(zhuǎn)換成電子，陰極材料可以是金屬或半導(dǎo)體。通常二代像增強(qiáng)器采用雙堿或多堿光電陰極，對紫外－可見光較為敏感（日盲型僅對紫外敏感）。描述光電陰極的主要參數(shù)包括量子效率，峰值響應(yīng)波長，暗電流等。

2）微通道板：

像增強(qiáng)器的的增強(qiáng)功能是通過微通道板（MCP）實(shí)現(xiàn)的，微通道板是陣列式微細(xì)玻璃管，玻璃管的直徑可以小到幾個(gè)微米，內(nèi)壁鍍有二次電子發(fā)射材料。當(dāng)微通道板被加上高壓后，電子碰撞內(nèi)壁會進(jìn)行倍增，形成雪崩式反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)信號的放大。像增強(qiáng)器根據(jù)增益的要求不同，分為單MCP，雙MCP和三MCP，增益也從10＾3 ～10＾7不等，在單光子成像的成像系統(tǒng)中，最好采用雙MCP，由于具有高的增益，會很好的剔除模擬噪聲。

通常情況下對MCP進(jìn)行描述有如下四個(gè)性能： 長徑比，同等情況下，長徑比大的MCP增益能力強(qiáng)；開口面積比，這個(gè)參數(shù)決定了MCP的探測效率；增益，MCP通過加上高壓實(shí)現(xiàn)雪崩放大，電壓越高增益越強(qiáng)，但是高壓是有限制的，通常情況下這個(gè)高壓不能超過1000V；均勻性，MCP的均勻性一定程度上決定了像增強(qiáng)器的均勻性。

3）熒光屏：

像增強(qiáng)器的熒光屏是將電子再次轉(zhuǎn)換成光信號的器件，熒光屏上加有5000－6000V的高壓，可以將一個(gè)電子轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成多個(gè)光子。熒光屏要求屏層強(qiáng)度和導(dǎo)通性良好，以免被靜電擊穿鋁膜層，表面質(zhì)量優(yōu)良以免產(chǎn)生針尖放電，發(fā)光效率良好，MTF曲線優(yōu)良。

描述熒光屏4個(gè)主要參數(shù)：空間分辨率，高的空間分辨率才會讓圖像效果更好；電子轉(zhuǎn)換效率，熒光屏根據(jù)材質(zhì)的不同光子的轉(zhuǎn)換效率可以為55－320個(gè)光子不等；發(fā)光光譜，熒光品的發(fā)光光譜主要集中于400nm－550nm之間；湮滅壽命，熒光屏的熒光湮滅壽命根據(jù)實(shí)驗(yàn)重頻要求來選擇，不同熒光材料的湮滅壽命在ns～ms量級。

選通功能

光電子從陰極到達(dá)MCP需要一個(gè)正電壓（通常為200V左右）導(dǎo)引及加速，而如果施加一個(gè)負(fù)電壓（約－50V），電子無法抵達(dá)MCP，像增強(qiáng)器無輸出，為關(guān)斷狀態(tài)。因此可以通過對光電陰極－MCP之間的電壓施加脈沖電壓來實(shí)現(xiàn)超快的快門，實(shí)現(xiàn)低至納秒的選通；

MCP本身如果采用脈沖高壓來驅(qū)動，也可實(shí)現(xiàn)選通，MCP的選通時(shí)間一般比像增強(qiáng)器略慢。

附件及拓展功能：

像增強(qiáng)器工作時(shí)需要高壓電源提供增益電壓；選通（門控）功能需要門控脈沖發(fā)生器。這些器件現(xiàn)在都可以做成很小的模塊，甚至集成在像增強(qiáng)器外周。

同時(shí)本君還具備相當(dāng)靈活的變身功能：輸入面加閃爍體可以實(shí)現(xiàn)高能光子、粒子成像；無光電陰極的像增強(qiáng)器可以直接用于探測電子，離子，X射線等能量較高的粒子。