像增強器的電子輸運與噪聲特性研究.pdf

1、像增強器是構(gòu)成微光夜視系統(tǒng)與成像型紫外探測系統(tǒng)的核心部件，其分辨力和信噪比是決定像增強器探測能力和成像質(zhì)量的主要性能參數(shù)。光電子在陰極及MCP內(nèi)的輸運特性與像增強器的分辨力密切相關(guān)，而像增強器的噪聲特性又是通過信噪比來表征的。因此，本文圍繞像增強器的電子輸運與噪聲特性開展了深入研究。
　　基于均勻摻雜GaAs陰極的原子結(jié)構(gòu)單元和電離雜質(zhì)散射的理想模型，定性分析了透射式GaAs陰極的摻雜濃度、電子擴散長度對其體內(nèi)電子輸運的影響。同時

2、，利用電子輸運方程分別推導了指數(shù)摻雜GaAs、GaAlAs及GaN陰極的MTF表達式，并據(jù)此研究了光電陰極的電子擴散長度、發(fā)射層厚度、吸收系數(shù)以及后界面復合速率對分辨力和量子效率的影響。計算結(jié)果表明，與均勻摻雜結(jié)構(gòu)相比，指數(shù)摻雜結(jié)構(gòu)不僅能獲得高量子效率，更能提升陰極的分辨力。
　　利用數(shù)值方法對MCP的電子輸運及分辨力特性進行了仿真研究。首先計算了MCP的電場分布;其次通過求解電子輸運軌跡方程模擬了電子在MCP倍增過程中的輸運軌跡

3、;最后繪制了相應(yīng)的MTF特性曲線。進而分析了MCP的斜切角θt、通道直徑D、工作電壓VM以及末端電極深度h對其電子輸運及MTF特性的影響。仿真結(jié)果顯示，當VM=900V、θt=14°、D=5.0μm以及h=10μm時，MCP具有良好的電子輸運及分辨力特性。
　　通過評價MCP的噪聲因子研究了MCP的噪聲特性。首先從理論上分析了影響MCP噪聲因子的主要因素，然后采用以服從泊松分布的正弦隨機信號作為電子源的噪聲激勵的方法實現(xiàn)了對MCP

4、噪聲因子的評價。評價結(jié)果顯示，鍍膜MCP的噪聲因子低于1.8，且比無膜MCP的噪聲因子增大了約14.7％;同時當開口面積比為72％時，無膜MCP的噪聲因子低于1.3，且比開口面積比為64％的MCP噪聲因子減小了約8.9％。此外，對MCP進行適度地電子清刷處理可在一定程度上降低噪聲因子，而離子阻擋膜在延長像增強器壽命的同時也惡化了MCP的噪聲特性，故需考慮最佳膜厚的選取。
　　通過測試微光像增強器的輸出信噪比與halo效應(yīng)對其電子輸

5、運與噪聲特性開展了研究。主要研究了前近貼脈沖電壓對三代微光像增強器輸出信噪比與halo效應(yīng)的影響，同時測試分析了直流電壓對超二代和三代微光像增強器輸出信噪比的影響。測試結(jié)果表明，當前近貼脈沖電壓高、低電平分別為-300V和0.2V時，占空比大于60％后對三代微光像增強器的輸出信噪比與halo效應(yīng)幾乎沒有影響。另外，超二代和三代微光像增強器的輸出信噪比均隨陰極電壓的升高而增大，當陰極電壓達到一定值后，二者的輸出信噪比趨于飽和。當MCP工作