第7章真空成像器件
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真空成像器件与常见显像器件光电成像器件是指能摄取光学图像并能把图像信息以某种形式输出的器件。
显示(显像)器件指的是能根据图像信息(视频信号)将图像还原显示的器件。
光电成像器件•可分为真空成像器件和固体成像器件•真空成像器件可分为像管和摄像管,像管能把不可见光(红外或紫外)图像或微光图像通过电子光学透镜转化为可见光图像,摄像管能把可见光或不可见光图像通过电子束扫描转化成电信号输出;•固体成像器件不需要电子束扫描,只要通过某些特殊结构或电路,就可将光学图像转化为电信号输出,再通过显示器件显示。
显示器件•真空型和固体型•真空显示器件最常见的就是阴极射线管荧光显示器(CRT),它通过电子束扫描实现图像的显示;•固体平板显示器是当前大力发展的显示器件,与真空显示器件相比较有很多优点,常见的有液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)等。
变像管和像增强器•像管是变像管和像增强器的统称。
•变像管是指能够把不可见光图像转化为可见光图像的真空光电管;•像增强器是指能够把亮度很低的光学图像(弱光图像)变为有足够亮度图像的真空光电管。
•像管和摄像管的主要区别是,像管内部没有扫描机构,不能输出电视信号。
像管的结构和工作原理•像管有三个基本部分:一是光电变换部分,即光电阴极,;二是电子光学部分,即电子透镜;三是电光变换部分,即荧光屏。
普通红外变像管•红外变像管的光电阴极多为Ag-O-Cs阴极,它可以吸收波长小于1.15μm的红外光子能量变成光电子。
对于波长大于1.15μm的红外光,可采用负电子亲和势阴极。
光电导靶式红外变像管•红外光成像到光电导靶面上,在靶的另一边形成电势分布图像,使入射的电子流受到调制,利用返回的电子流使荧光面发光。
紫外变像管•紫外变像管的窗口材料为石英玻璃,光电发射材料为Sb-Cs阴极。
它可以使波长大于200nm 的紫外光变成光电子。
紫外变像管与光学显微镜结合起来,可用于医学和生物学等方面的研究。
光电成像原理与技术答案【篇一:光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管(器)、明适(响)应、暗适(响)应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度(光谱光视效率)、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度,照度,发光强度,光亮度;坎(凯)德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度(能见距离)、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力(率)、正(负)电子亲(素)和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性(上升惰性、衰减惰性)、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。
二、几个重要的效应1. 光电转换效应(内/外)2. 热释电能转换效率(应)3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射(共4个)4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型(电视型)光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程(光电发射过程)7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板(mcp的结构及其电子图像的倍增原理)11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd(bccd)的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中,影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布:1. 术语解释(15分)2. 选择题(20分)3. 简述题(35分)4. 计算题(30分)各章习题:3第一章(29页):4、5、6、7第二章(53页):6、9第三章(84页):2、3、8、9、13、14第四章(106页):1、6第五章(209页):1、3、4、8、10第六章(244页):1、3、5、24、26第七章(295页):1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章(366页):1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二:《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称:principle and technology of photoelectric imaging学分:3.5 学时:56(理论学时:56)先修课程:半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业(光电子方向)的专业教育必修课程。
《光电检测技术》教学大纲课程代码:课程中文名:光电检测技术课程英文名:课程类别:专业技术科适用专业:光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术等专业课程学时: 48学时课程学分: 3学分一、课程的专业性质、地位和作用(目的)1、性质:必修2、地位:光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新型检测技术,它是利用电子技术对光学信息进行检测,并进一步传递、存储、控制、计算和显示。
光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。
3、作用:通过本课程的教学,使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用,培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力,培养学生学习的能力和综合运用知识的能力,培养学生理论联系实际的学风和科学态度,提高学生的分析处理实际问题的能力,为以后的工作和学习打下基础。
二、教学内容、学时分配和教学的基本要求第一章光电检测应用中的基础知识6学时,其中理论教学 6 学时,实践或其他教学0 学时1.1 辐射度学和光度学基本概念1.2 半导体基础知识1.3 基本概念1.4 光电探测器的噪声和特性参数重点:辐射度学和光度学基本概念难点:光电探测器的噪声和特性参数教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识,要求学生对基本概念有理解,进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时,其中理论教学3学时,实践或其他教学0学时2.1 光源的特性参数2.2 热辐射源2.3 气体放电光源2.4 固体发光光源2.5 激光器重点:光源的特性参数难点:气体、固体发光光源和激光器的工作原理教学要求:本章要求学生掌握各种固体发光的工作原理及其应用第三章结型光电器件 6 学时,理论教学6 学时,实践或其他教学0学时3.1 结型光电器件工作原理3.2 硅光电池3.3 硅光电二极管和硅光电三极管3.4 结型光电器件的放大电路3.5 特殊结型光电二极管3.6 结型光电器件的应用举例——光电耦合器件重点:结型光电器件的工作原理;硅光电池的工作原理及特性;硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较难点:结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件教学要求:要求学生掌握硅光电池的工作原理;硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较及结型光电器件的放大电路及应用——光电耦合器件第四章光电导器件6学时,其中理论教学 6 学时,实践或其他教学0学时4.1光敏电阻的工作原理4.2 光敏电阻的主要性能参数4.3 光敏电阻的偏置电路和噪声4.4 光敏电阻的特点和应用重点:光敏电阻的工作原理和特性参数难点:光敏电阻的应用教学要求:要求学生掌握光敏电阻的工作原理及性能参数及光敏电阻的应用第五章真空光电器件3学时,其中理论教学3学时,实践或其他教学0学时5.1 光电阴极5.2 光电管与光电倍增管5.3 光电倍增管的主要特性参数5.4 光电倍增管的供电和信号输出电路5.5 微通道板光电倍增管5.6 光电倍增管的应用重点:光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数难点:光电倍增管的供电和信号输出电路及应用教学要求:要求学生掌握光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数及实际应用第六章真空成像器件3学时,其中理论教学3学时,实践或其他教学0学时6.1像管6.2常见像管6.3摄像管6.4光导靶和存储靶6.5摄像管的特性参数6.6摄像管的发展方向重点:像管与摄像管的工作原理难点:光导靶和存储靶的原理及摄像管的特性参数教学要求:要求学生掌握像管与摄像管的工作原理及特性参数第七章固体成像器6学时,其中理论教学 6 学时,实践或其他教学0学时7.1 电荷耦合器件7.2 电荷耦合器件的分类7.3 CCD摄像机分类7.4 CCD的特性参数7.5 自扫描光电二极管阵列7.6 固体摄像器件的发展现状和应用重点:电荷耦合器件的工作原理;CCD的特性参数难点:自扫描光电二极管阵列教学要求:要求学生掌握CCD固体成像器件的工作原理第八章红外辐射与红外探测器6学时其中理论教学 6 学时,实践或其他教学0学时8.1 红外辐射的基础知识8.2 红外探测器8.3 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项8.4 红外测温8.5 红外成像8.6 红外无损检测8.7 红外探测技术在军事上的应用重点:红外探测器的工作原理、性能参数及使用中应注意的事项难点:红外探测器的具体应用教学要求:要求学生掌握红外辐射的基础知识,并掌握红外探测器的各种具体应用第九章光导纤维与光纤传感器6学时其中理论教学 6 学时,实践或其他教学0学时9.1 光导纤维基础知识9.2 光导纤维的应用9.3 光纤传感器的分类及构成9.4 功能型光纤传感器9.5 非功能型光纤传感器重点:光导纤维的基础知识及功能型光纤传感器的工作原理难点:非功能型光纤传感器的工作原理教学要求:要求学生掌握光导纤维的基础知识,并掌握光纤传感器的工作原理第十章太赫兹波的产生与检测3学时其中理论教学 3 学时,实践或其他教学0学时10.1 概述10.2 THz辐射光谱学10.3 THz辐射成像重点:THz辐射成像的原理难点:THz辐射成像的原理教学要求:要求学生掌握THz辐射成像的原理三、各章节教学课时分配表本课程各部分教学内容计划学时数分配如下:四、课程的考核办法和成绩评定:1、考试 2.笔试(闭卷)3.平时成绩比重:平时成绩(包括考勤、作业、答疑、课堂练习、课外实验、等)占30%4.期末成绩比重:卷面考试占70%。
Copyright@2006知识点回顾:光电器件的应用选择1.光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配;2.光电器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配;3.光电检测器件必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配,以保证得到没有频率失真的输出波形和良好的时间响应;4.光电检测器件必须和输入电路在电特性上良好匹配,以保证有足够大的转换系数、线性范围、信噪比及快速的动态响应等;5.为了使器件具有长期工作的可靠性,必须注意选好器件的规格和使用的环境条件。
Copyright@2006光电技术第7章真空成像器件-像管Copyright@2006•光电成象器件是指能够输出图象信息的一类器件。
包括真空成像器件和固体成像器件。
真空成像器件根据管内有无扫描机构粗略的分为像管和摄像管。
功能:把不可见光图像或微弱光图像通过电子光学透镜直接转换成可见图像,如变像管、像增强管、X 射线像增强器等等。
功能:把可见或不可见光图像通过电子束扫描后转换成相应的电信号,通过显示器件再成像的光电成像器件。
Copyright@2006固体成像器件:通过某些特殊结构或电路(自扫描形式)读出电信号,然后通过显示器件再成像。
真空成像器件:用电子束在高真空度的管内进行扫描。
其功能大致可归为以下两类:1、使不可见光图象(红外、紫外)变为可见光图象2、使光学图象变为电视信号Copyright@2006Copyright@2006•像管和摄像管的区别:Copyright@2006第7.1节像管的工作原理与结构一、工作原理(三大功能):变换光谱:将红外、紫外的辐射图像变成可见图像增强亮度:使图像亮度接近人眼的视觉响应峰值光学成像:将电子图像在荧光屏上变成光学图像像管:变像管和像增强管的统称。
Copyright@2006二、结构:一是光电变换部分,即光电阴极,光电子发射图象二是电子光学部分,即电子透镜,它可以使光电阴极发射出来的光电子图象进行加速三是电光变换部分,即荧光屏,它可以使电子图象变成可见光图像Copyright@2006三、几种像管结构:1、非聚焦型像管(近贴型)光电子在电场的作用下以抛物线轨迹向荧光屏投射。
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应,内光电效应包括〔光电导〕和〔光生伏特效应〕。
2、真空光电器件是一种基于〔外光电〕效应的器件,它包括〔光电管〕和〔光电倍增管〕。
结构特点是有一个真空管,其他元件都放在真空管中3、光电导器件是基于半导体材料的〔光电导〕效应制成的,最典型的光电导器件是〔光敏电阻〕。
4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为〔光电导〕,在零偏置条件下的工作模式为〔光生伏特模式〕。
5、变象管是一种能把各种〔不可见〕辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。
6、固体成像器件〔CCD〕主要有两大类,一类是电荷耦合器件〔CCD〕,另一类是〔SSPD〕。
CCD电荷转移通道主要有:一是SCCD〔外表沟道电荷耦合器件〕是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输;二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件,电荷包存储在离半导体外表一定深度的体内,并沿着半导体内一定方向传输7、光电技术室〔光子技术〕和〔电子技术〕相结合而形成的一门技术。
8、场致发光有〔粉末、薄膜和结型三种形态。
9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极〔PEA〕和负电子亲合势光电阴极〔NEA〕,正电子亲和势材料光电阴极有哪些〔Ag-O-Cs,单碱锑化物,多碱锑化物〕。
10、根据衬底材料的不同,硅光电二极管可分为〔2DU〕型和〔2CU〕型两种。
11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件,因此也称为〔微光管〕。
12、光导纤维简称光纤,光纤有〔纤芯〕、〔包层〕及〔外套〕组成。
13、光源按光波在时间,空间上的相位特征可分为〔相干〕和〔非相干〕光源。
14、光纤的色散有材料色散、〔波导色散〕和〔多模色散〕。
15、光纤面板按传像性能分为〔普通OFP〕、〔变放大率的锥形OFP〕和〔传递倒像的扭像器〕。
16、光纤的数值孔径表达式为,它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的〔集光〕能力,决定了能被传播的光束的半孔径角17、真空光电器件是基于〔外光电〕效应的光电探测器,他的结构特点是有一个〔真空管〕,其他元件都置于〔真空管〕。