CN112798231B - 一种微光像增强器微通道板记忆效应的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微光像增强器微通道板记忆效应的测试方法，主要适用于微光像增强器微通道板记忆效应的测试，能够对像增强器微通道板的记忆效应进行定量准确的测试，对微光像增强器微通道板记忆效应的改进提供了准确的评价依据。本发明的方法是通过测试像增强器经过强光照射固定时间后微通道板增益变化的百分比值来对不同微通道板“记忆”问题的严重程度进行定量评价的，当微通道板增益的测试变化量超过5％时，可以判断MCP存在“记忆”，需要进行改进。

Description

一种微光像增强器微通道板记忆效应的测试方法

技术领域

本发明属于微光像增强器技术领域，涉及了一种微光像增强器微通道板记忆效应的测试方法，主要适用于微光像增强器微通道板记忆效应的测试，能够对像增强器微通道板的记忆效应进行定量准确的测试，对微光像增强器微通道板记忆效应的改进提供了准确的评价依据。

背景技术

微光像增强器是微光夜视仪器的核心，其性能的高低决定了微光夜视仪的好坏。微光像增强器主要由微光像管(以下简称像管)和高压电源组成。像管组成结构示意如附图2所示，像管由阴极输入窗12、光电阴极13、微通道板14(以下简称MCP)、荧光屏15及光纤输出窗16组成。

像管工作原理如附图3所示：光电阴极13与MCP输入之间典型电压值为-200V,微通道板14的输入端与输出端之间所施加的电压典型值为-800V(该电压一般在0-1200V之间可调，通过调节该电压可以改变MCP的电子增益),微通道板14的输出端与荧光屏4之间所施加的电压为6kV。当微弱光图像入射到像增强器上时，经过阴极输入窗12达到光电阴极13并激发出光电子，光电子经微通道板14倍增后轰击荧光屏15发光，最后经过光纤输出窗16输出，从而实现了对微弱光图像的增强。

像增强器的记忆效应体现为一个已经观察到的明亮物体,在其已经从像增强器的视场中移走之后,仍可在荧光屏上观察到这个物体图像印迹,并持续数秒钟甚至数十分钟仍不能恢复，记忆的定义这一效应是由于那些曝露于强光照区域的MCP通道的增益发生了改变而引起的，微通道板局部增益上升，并导致像增强器局部增益升高，使像增强器输出面各点的增益高低不一，增益高的部位表现为亮印迹，增益相对低的部位表现为暗印迹。而目前主要通过加强光照射将USAF-1951分辨力靶板(正靶板)投影到像增强器一定时间后，目视检验分辨力靶板经强光照射后投影到像增强器的隐约痕迹(印记)，以分辨力靶板经强光照射后印记的持续时间来评价微光增强器微通道板记忆效应对像增强器的影响的严重程度，但是由于是人员通过人眼观察进行主观判定，该方法并不能对微光像增强器微通道板的记忆效应进行准确定量的评价。而且微光增强器微通道板记忆效应的持续时间除了与微通道板相关外还与阴极面输入光照强度和持续时间相关,同一像增强器接收的光照强度越高,记忆效应形成的越快,持续时间更长，极端情形的“记忆”现象甚至可持续数十小时，所以需要一种能够对像增强器微通道板记忆效应进行定量评价的方法。

MCP的增益通常采用MCP增益测试装置(见附图1)来进行测量，MCP增益测试装置的基本原理是利用像管光电阴极发射的电子作为MCP的输入电流入射到MCP的输入端,输入电流经过MCP倍增后从MCP的输出端输出,并激发荧光屏发光。如附图3所示，首先通过利用微电流表测量出有光照时的MCP的输入电流I_C和无光照时的输入漏电流I_CL，再利用另一微电流表测量出有光照时的MCP的输出电流I_A和无光照时的输出漏电流I_AL,根据公式(1)得到MCP的增益。

在测量MCP的增益时,必须使MCP工作在线性范围内。

发明内容

本发明提出了一种通过测试像增强器经过强光照射固定时间后微通道板增益变化的百分比值来对不同微通道板“记忆”问题的严重程度进行定量的评价方法，当微通道板增益的测试变化量超过5％时，可以判断MCP存在“记忆”，需要进行改进，为微光像增强器微通道板记忆效应的改进提供了准确的评价依据。

本发明公开了一种微光像增强器微通道板记忆效应的测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)，打开灯源1预热15分钟，打开挡板5、推入中性滤光片4、调节可调光阑3，使像管阴极输入面的照度在1×10^-3lx范围。

步骤(2)，推入挡板5，在阴极面无输入照度的情况下通过高压电源11给像管8的光电阴极及MCP输入之间施加-200V的电压，微通道板及荧光屏处于不工作状态，此时用微电流表9测量光电阴极与微通道板之间的电流I_CL，见附图4。

步骤(3)，拉出挡板5，此时用微电流表9测量光电阴极与MCP之间的电流I_C，见附图5；

步骤(4)，通过高压电源11给像管8MCP输出与荧光屏之间加6kV电压，调节MCP输入与输出电压x，使微电流表10的电流I_A在55-65nA范围内，此时像管处于正常工作状态，待读数稳定后的MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A0的；见附图6。

步骤(5)，保持步骤(4)的像管工作电压，推入挡板5,在阴极面无输入照度的情况下，用微电流表10测量MCP输出与阳极之间的电流，等待两分钟后的MCP输出电流为I_AL；见附图7。

步骤(6)，保持步骤(5)的像管工作电压，拉出中性滤光片4，持续该状态30S后推入中性滤光片4，此时MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A1,重复该步骤10次，每次的阳极电流依次记录为I_A1～I_A10，

步骤(7)，将I_A0～I_A10依次代入公式(1)对MCP的增益进行计算，对应的微通道板增益为G₀-G₁₀：

对应公式1的公式：

式中：G_MCP为MCP的电子增益

I_A为MCP的输出电流(阳极电流)

I_AL为阳极漏电流

I_C为阴极电流

I_CL为阴极漏电流；

步骤(8)，计算增益变化量ΔG＝G_i-G₀,则微通道板增益的变化率为ΔG/G₀；以微通道板增益的变化率表征像增强器微通道板记忆效应的严重程度。

还可以在EXCEL表中对G₀-G₁₀绘制微通道板增益的变化曲线，微通道板的增益变化量ΔG＝G₁₀-G₀,则微通道板增益的变化率为ΔG/G₀；以微通道板增益的变化率表征像增强器微通道板记忆效应的严重程度。

本发明的有益效果：本发明通过测试像增强器经过强光照射固定时间后微通道板增益变化的百分比值来对不同微通道板“记忆”问题的严重程度进行定量评价的，当微通道板增益的测试变化量超过5％时，可以判断MCP存在“记忆”，需要进行改进。本发明的方法对微光像增强器微通道板记忆效应的改进提供了准确的评价依据，且具有简单易行的特点。

附图说明

图1：MCP增益测试装置布置图。

图2：像管示意图。

图3：像管工作原理示意图。

图4：阴极漏电流I_Cl测试示意图。

图5：阴极电流I_C测试示意图。

图6：阳极漏电流I_Al测试示意图图。

图7：阳极电流I_A测试示意图。

图8：实施例1的在5分钟内的增益变化量曲线。

图9：实施例2的在5分钟内的增益变化量曲线。

具体实施方式

实施案例1

对管号1、MCP号为202001的像管记忆效应测试情况：

步骤(1)打开灯源预热15分钟，打开挡板5、推入中性滤光片4、调节可调光阑3，使像管阴极输入面的照度为1×10^-3lx。

步骤(2)推入挡板5，在阴极面无输入照度的情况下通过高压电源11给像管8的光电阴极及MCP输入之间施加-200V的电压，微通道板及荧光屏处于不工作状态，此时用微电流表9测量光电阴极与微通道板之间的电流I_CL＝0nA；

步骤(3)拉出挡板5，此时用微电流表9测量光电阴极与MCP之间的电流I_C＝0.21nA，；

步骤(4)通过高压电源11给像管8MCP输出与荧光屏之间加6kV电压，调节MCP输入与输出电压为750V，此时微电流表10的电流I_A＝57.6nA，此时像管处于正常工作状态，待读数稳定后的MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A0＝57.6nA；。

步骤(5)保持步骤(4)的像管工作电压，推入挡板5,在阴极面无输入照度的情况下，用微电流表10测量MCP输出与阳极之间的电流，等待两分钟后的MCP输出电流为I_AL＝0.5nA。

步骤(6)保持步骤(5)的像管工作电压，拉出中性滤光片4，持续该状态30S后推入中性滤光片4，此时MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A1,重复该步骤10次，每次的阳极电流依次记录为I_A1～I_A10，测试结果见表1所示。

步骤(7)将I_A0～I_A10依次代入公式(1)对MCP的增益进行计算，对应的微通道板增益为G₀-G₁₀；

公式：

计算结果见表1所示。

表1 202001号MCP像管记忆效应测试情况

从表1测试结果可以看出，202001号MCP在5分钟的增益升高了25.57％，存在严重的记忆效应，需要对该MCP的工艺进行改进。

实施案例2

对管号2、MCP号为202002的像管记忆效应测试情况：

步骤(1)打开灯源预热15分钟，打开挡板5、推入中性滤光片4、调节可调光阑3，使像管阴极输入面的照度为1×10^-3lx。

步骤(2)推入挡板5，在阴极面无输入照度的情况下通过高压电源11给像管8的光电阴极及MCP输入之间施加-200V的电压，微通道板及荧光屏处于不工作状态，此时用微电流表9测量光电阴极与微通道板之间的电流I_CL＝0nA；

步骤(3)拉出挡板5，此时用微电流表9测量光电阴极与MCP之间的电流I_C＝0.18nA，；

步骤(4)通过高压电源11给像管8MCP输出与荧光屏之间加6kV电压，调节MCP输入与输出电压为750V，此时微电流表10的电流I_A＝60.3nA，此时像管处于正常工作状态，待读数稳定后的MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A0＝60.3nA；。

步骤(5)保持步骤(4)的像管工作电压，推入挡板5,在阴极面无输入照度的情况下，用微电流表10测量MCP输出与阳极之间的电流，等待两分钟后的MCP输出电流为I_CL＝0.8nA。

步骤(6)保持步骤(5)的像管工作电压，拉出中性滤光片4，持续该状态30S后推入中性滤光片4，此时MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_A1,重复该步骤10次，每次的阳极电流依次记录为I_A1～I_A10，测试结果见表2所示。

步骤(7)将I_A0～I_A10依次代入公式(1)对MCP的增益进行计算，对应的微通道板增益为G₀-G₁₀；

公式：

计算结果见表2所示。

表2 202002号MCP像管记忆效应测试情况

从表2测试结果可以看出，202002号MCP在5分钟的增益升高了0.67％，小于5％的要求，说明该MCP能够满足使用要求。

Claims (5)

1.一种微光像增强器微通道板记忆效应的测量方法，其特征在于，该测量方法使用的MCP增益测试装置是利用像管光电阴极发射的电子作为MCP的输入电流入射到MCP的输入端,输入电流经过MCP倍增后从MCP的输出端输出,并激发荧光屏发光，该装置包括：沿光线方向依次由光源、可调光阑、中性滤光片、挡板、积分球及测试暗箱组成，所述测试暗箱内设置有待测像管，高压电源的四个供电端子分别为阴极端、MCP输入端、MCP输出端、荧光屏端，这四个端子分别连接待测像管的阴极、MCP输入、MCP输出、荧光屏，其中nA微电流表连接荧光屏与MCP输出端，用于测量MCP的输出电流I_A、pA微电流表连接阴极与MCP输入端，用于测量MCP的输入电流I_C；该测量方法包括以下步骤：

步骤（1），打开灯源预热，打开挡板、推入中性滤光片、调节可调光阑，使像管阴极输入面的照度为1×10^-3lx；

步骤（2），推入挡板，在阴极面无输入照度的情况下通过高压电源给像管的光电阴极及MCP输入之间施加-200V的电压，微通道板及荧光屏处于不工作状态，此时用微电流表测量光电阴极与微通道板之间的电流I_CL；

步骤（3），拉出挡板，此时用微电流表测量光电阴极与MCP之间的电流I_C；

步骤（4），通过高压电源给像管MCP输出与荧光屏之间加6kV电压，调节MCP输入与输出电压x，使微电流表的电流I_A在55-65nA范围内，此时像管处于正常工作状态，待读数稳定后的MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_Ai；

步骤（5），保持步骤（4）的像管工作电压，推入挡板,在阴极面无输入照度的情况下，用微电流表测量MCP输出与阳极之间的电流，等待数分钟后的MCP输出电流为I_AL；

步骤（6），保持步骤（5）的像管工作电压，拉出中性滤光片，持续该状态30秒后推入中性滤光片，此时MCP输出与阳极之间的电流I_A记录为I_Ai，重复该过程多次；

步骤（7），将每次的I_Ai作为I_A值以及I_AL、I_C、I_CL依次代入下式对MCP的增益进行计算，对应的微通道板增益：

式中：G_MCP为MCP的电子增益，I_A为MCP的输出阳极电流，I_AL为阳极漏电流，I_C为阴极电流，I_CL为阴极漏电流；

步骤（8），计算增益变化量ΔG=G_i-G₀,则微通道板增益的变化率为 ΔG/G₀；以微通道板增益的变化率表征像增强器微通道板记忆效应的严重程度。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：

在步骤（6）中，重复该步骤10次，每次的阳极电流依次记录为I_Ai,依次记录为I_A0～I_A10。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：

将I_A0～I_A10及I_AL、I_C、I_CL依次代入步骤（7）对MCP的增益G₀-G₁₀进行计算。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：

将G₀-G₁₀代入步骤（8）计算ΔG=G₁₀-G₀,及变化率为 ΔG/G₀，所述变化率 ΔG/G₀大于5%则认为存在记忆效应。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：

还包括在EXCEL表中对ΔG/G₀绘制微通道板增益的变化率得出测试结果。

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