第三、四讲 微光夜视技术与薄膜技术

薄膜技术的发展和应用随着科技的不断进步，薄膜技术也得到了广泛应用和发展。

本文将就薄膜技术的发展和应用进行介绍。

一、薄膜技术的定义和分类薄膜技术是指将材料以极薄的层数覆盖在基材表面上的技术。

薄膜技术因其独特的性质，在电子、医疗、能源、光电和材料领域都有广泛的应用。

薄膜技术按照制备工艺可分为物理气相沉积法、化学气相沉积法、溅射法、离子束沉积法和溶液法等。

其中，物理气相沉积法和化学气相沉积法是基于气相反应制备薄膜，而溅射法和离子束沉积法则是基于固态反应制备薄膜。

二、薄膜技术的应用1、电子领域薄膜技术在电子领域有着广泛的应用，如显示器件中的膜电极和透光薄膜，硅上集成电路中的金属线薄膜和凸点薄膜，以及太阳能电池中的透明导电膜等。

通过不同种类的薄膜组合，可以制造出光电显示器件、光二极管、半导体器件等。

2、医疗领域薄膜技术在医疗领域也有广泛的应用，如人造器官表面的生物相容性薄膜、药物释放薄膜、医用传感器薄膜、隔离膜和过滤膜等。

这些薄膜可以帮助医学界实现更好的医学检测和治疗。

3、能源领域薄膜技术在能源领域也发挥了重要的作用，如太阳能电池和燃料电池中的薄膜。

通过合适的制备工艺可以制造出透明导电膜、锂离子电池隔膜、固体氧化物燃料电池氧离子传输膜等薄膜材料。

4、光电领域光电领域是薄膜技术应用较早的领域之一，尤其是光学涂层和抗反射膜方面的应用。

薄膜技术不仅可以增强光学元件的透过率和强度，还可以制造仿生光学器件等。

5、材料领域薄膜技术还可以制造出纳米微观结构，实现材料性质的精细控制，如金属膜的纳米微结构、高分子复合薄膜、磁性薄膜等，这些材料在生产制造、传感器等领域有广泛的应用。

三、薄膜技术未来的发展趋势随着技术的不断更新，薄膜技术也在不断地发展和创新。

未来薄膜技术的发展趋势将主要集中在以下几个方面：1、多层薄膜技术的发展多层薄膜技术是目前的一个研究热点，它可以实现对于薄膜性质的控制和变化。

通过不同比例的堆叠和改变各种材料的结构和性质，可以制备出更加精细的薄膜材料。

《薄膜物理与技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0527课程中文名称: 薄膜物理与技术课程英文名称：Thin film physics and technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《材料表面与界面》、《近代物理概论》、《材料科学基础》、《固体物理》、《材料物理性能》一、课程简介本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。

其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。

同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。

通过本课程的讲授，使学生在薄膜物理基础部分，懂得薄膜形成物理过程及其特征，薄膜的电磁学、光学、力学、化学等性质。

在薄膜技术部分初步掌握各种成膜技术的基本内容以及薄膜性能的检测。

二、教学基本内容和要求掌握物理、化学气相沉积法制膜技术，了解其它一些成膜技术。

学会对不同需求的薄膜，应选用不同的制膜技术。

了解各种薄膜形成的过程及其物理特性。

理解并能运用热力学界面能理论及原子聚集理论解释薄膜形成过程中的一些现象，了解薄膜结构及分析方法，理解薄膜材料的一些基本特性，为薄膜的应用打下良好的基础。

以下分章节介绍：第一章真空技术基础课程教学内容：真空的基础知识及真空的获得和测量。

课程重点、难点：真空获得的一些手段及常用的测量方法。

课程教学要求：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程。

理解蒸汽、理想气体的概念，余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理。

了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理。

第二章真空蒸发镀膜法课程教学内容：真空蒸发原理，蒸发源的蒸发特性及膜厚分布，蒸发源的类型，合金及化合物的蒸发，膜厚和淀积速率的测量与监控。

TiO2薄膜基底上制作多碱光电阴极的探索研究赵伟林; 赵恒; 曾进能; 赵学峰; 常乐; 李廷涛; 李晓峰【期刊名称】《《红外技术》》【年(卷),期】2019(041)010【总页数】7页(P895-901)【关键词】多碱阴极; TiO2减反膜; 原子层沉积; Na元素渗透; 钝化膜【作者】赵伟林; 赵恒; 曾进能; 赵学峰; 常乐; 李廷涛; 李晓峰【作者单位】北方夜视技术股份有限公司云南昆明650217; 微光夜视技术重点实验室陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】O462.3多碱光电阴极（简称多碱阴极）是一种由Na2KSb（Cs）膜层组成的多晶半导体阴极，在光电管、光电倍增管、微光像增强器等真空光电器件中有广泛的应用[1]。

在微光夜视领域，国内现行生产的一代、二代以及代表最高技术水平的超二代微光像增强器，均采用多碱阴极。

经过多年来不断的工艺改进，目前国内批量生产的超二代像增强器阴极平均灵敏度得到不断提高，但是相比于国外超二代像增强器仍有一定差距[2]。

阴极灵敏度是像增强器的关键技术参数之一，如何提高阴极灵敏度一直以来都是相关科研人员所关注的问题。

提高多碱阴极灵敏度的思路有多种，例如光学法[3-4]、浅氧敏化[5-8]，还有一种思路是利用光学减反膜。

其基本原理是：利用光学减反膜，减少入射光子的反射、增加多碱阴极对入射光子的吸收，从而提升多碱阴极的灵敏度。

传统工艺中，直接在玻璃输入窗上利用蒸镀法制作多碱光电阴极，其简略结构示意图如图1(a)所示，多碱阴极的基底材料是玻璃。

考虑到多碱阴极的折射率（550nm波长时的折射率约为3.3）明显大于玻璃基底的折射率（550nm波长时的折射率为1.47），存在较大差异，因此光子入射到玻璃基底与多碱阴极的界面时，会有较大的费涅耳反射，根据能量守恒定律，反射能量越多，进入多碱阴极的能量就越少，多碱阴极吸收的能量越少，阴极灵敏度越低[9]。

如果找到一种对于入射光子而言，折射率介于玻璃和多碱阴极之间的光学材料，将其制作成适当厚度的光学薄膜，作为一层减反膜，夹在玻璃基底和多碱阴极之间，如图1(b)所示，就有可能达光学上的减反效果，从而使得更多的入射光被多碱阴极吸收，由此提高多碱阴极灵敏度。

微光夜视技术是现代军用光电子高新技术之一，在局部战争和夜战中的地位和作用更加突出和重要。

六十多年来，伴随着科学技术的迅速发展和武器装备现代化需求的牵引，微光夜视技术取得了长足的发展。

本文在系统回顾微光夜视技术发展历程的基础上，分析了微光夜视技术未来的主要发展方向以及在民用领域的应用前景。

微光夜视技术的发展现状及民用领域拓展■ 李金平 王 云 张 洋1.引言随着科学技术的迅速发展，现代战争早已突破人类视觉的限制。

夜间战争已成为拥有先进夜视技术的一方迅速取得对战胜利的决定性因素。

作为夜视技术的两大关键支撑技术之一，微光夜视技术是研究夜间微弱照度条件下对目标进行探测、观察、识别、定位、记录的一类高新技术，具有体积小、重量轻、图像清晰、隐蔽性强等特点，是目前夜战武器装备中使用最广泛的技术。

自上世纪50年代开始，微光夜视技术取得了巨大的进展，从零代发展到三代、四代产品，已形成多个品种规格的系列化、批量化配套。

在科学技术日新月异的今天，新材料、新技术、新工艺的层出不穷，为微光夜视技术的发展带来了机遇和挑战。

微光夜视技术在下一阶段将如何发展，成为微光夜视技术行业共同关注的热点话题。

本文在深入回顾、分析国内外微光夜视技术发展历程的基础上，分析了微光夜视技术未来主要的技术发展方向及潜在的应用领域拓展。

2.微光夜视技术的发展历程微光夜视技术包括了微光夜视仪的总体技术和微光夜视器件的设计和工艺研究等方面内容，其核心是微光像增强器（微光像管）的研究。

一般来讲，微光像增强器的发展历程就代表了微光夜视技术的发展历程。

从五十年代第一个微光像增强器的研发开始，可以根据其特征技术分为零代、一代、二代（超二代）、三代（高性能三代）、四代等不同阶段。

2.1 零代微光夜视技术上世纪40、50年代最早出现的像管以Ag-O-Cs光阴极、电子聚焦系统和阳极荧光屏构成静电聚焦二极管为特征技术的像管被称为“零代变像管”。

其阴极灵敏度典型值为60μA/m，将来自主动红外照明器的反射信号转变为光电子，电子在16kV的静电场下聚焦，能产生较高的分辨力（57lp/mm～71p/mm），但体积、重量比较大、增益很低。

微光夜视光学设计技术在黑暗的环境中，我们的肉眼往往难以看清周围的事物。

然而，微光夜视技术的出现改变了这一局面，让我们能够在微弱的光线条件下洞察周围的世界。

而微光夜视光学设计技术，则是实现这一神奇能力的关键。

微光夜视技术的原理其实并不复杂。

它主要是依靠对环境中极其微弱的光线进行收集、增强和处理，然后将处理后的图像呈现给我们的眼睛。

而在这个过程中，光学设计起到了至关重要的作用。

首先，让我们来谈谈光线的收集。

为了有效地收集微弱的光线，微光夜视光学系统通常采用大口径的物镜。

就好像我们用一个大盆去接雨水，盆越大，接到的雨水就越多。

同理，物镜的口径越大，能够收集到的光线也就越多。

但是，仅仅有大口径还不够，还需要考虑物镜的材质和镀膜。

高质量的光学玻璃和先进的镀膜技术可以减少光线的反射和散射，从而提高光线的透过率，让更多的光线能够进入系统。

接下来是光线的增强环节。

这就像是给微弱的火苗添加燃料，让它变得更亮。

在微光夜视系统中，常用的增强器件是像增强器。

像增强器能够将输入的微弱光信号放大成千上万倍，从而使我们能够看到原本不可见的物体。

而光学设计需要确保光线能够准确无误地进入像增强器，并在其中得到有效的增强。

这就需要对光路进行精确的计算和设计，以保证光线的传播路径和角度都是最优的。

在光线处理方面，光学设计也扮演着重要的角色。

经过像增强器增强后的光线，需要通过一系列的光学元件进行整形、滤波和聚焦，以获得清晰、锐利的图像。

这就好比我们用相机拍照，需要调整焦距、光圈等参数来获得清晰的照片。

在微光夜视系统中，同样需要对这些参数进行精心的调整和优化，以消除图像的畸变、色差等问题，提高图像的质量。

为了实现良好的微光夜视效果，光学系统的结构设计也需要精心考虑。

常见的结构有折射式、反射式和折反射式。

折射式系统结构简单，但在处理色差方面存在一定的挑战；反射式系统没有色差问题，但结构相对复杂；折反射式系统则结合了两者的优点，在性能和结构复杂度之间取得了较好的平衡。

微光夜视光学设计技术在现代科技的璀璨星空中，微光夜视光学设计技术无疑是一颗耀眼的明星。

这项技术如同为我们在黑暗中打开了一双“慧眼”，让我们能够在微弱的光线下看清周围的世界。

那么，究竟什么是微光夜视光学设计技术呢？它又是如何工作的呢？让我们一同来揭开它神秘的面纱。

微光夜视光学设计技术，简单来说，就是一种能够让我们在光线极其微弱的环境中看清物体的技术。

它的核心在于对光线的收集、增强和处理，从而使原本几乎不可见的景象变得清晰可辨。

要理解微光夜视光学设计技术，首先得从光的特性说起。

光，既是一种电磁波，也是一种粒子流。

在微光环境下，光线的强度非常低，这就给我们的观测带来了极大的困难。

然而，通过巧妙的光学设计，我们可以最大限度地收集这些微弱的光线。

在光学系统中，透镜和反射镜是两个关键的组件。

透镜可以将光线折射并聚焦，而反射镜则可以通过反射来改变光线的传播方向。

通过合理地组合和优化这些组件，我们能够有效地收集来自不同方向的光线，并将其汇聚到一个特定的位置，从而增加光线的强度。

但仅仅收集光线还不够，还需要对其进行增强。

这就涉及到了一些特殊的材料和器件。

例如，像增强器就是微光夜视技术中常用的一种设备。

它能够将微弱的光信号转化为电子信号，并通过一系列的放大和处理过程，将其增强到足以被我们的眼睛或其他探测器所感知的程度。

除了硬件方面的设计，软件算法在微光夜视光学设计中也起着至关重要的作用。

通过对图像的处理和优化，我们可以去除噪声、增强对比度、提高清晰度，从而让我们看到更加真实和清晰的画面。

在实际应用中，微光夜视光学设计技术有着广泛的用途。

军事领域无疑是其最重要的应用场景之一。

在夜间作战、侦察、监视等任务中，微光夜视仪能够帮助士兵在黑暗中看清敌人的位置和行动，为作战决策提供关键的信息。

在安防领域，微光夜视技术也发挥着重要的作用。

无论是监控夜间的街道、小区，还是保护重要的设施和场所，它都能够提供可靠的保障，让犯罪分子无处遁形。