CN1854761A - 紫外像增强器 - Google Patents
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Abstract
一种紫外像增强器，包括设于外壳前端的输入窗及设于外壳后端的荧光屏，输入窗与可伐合金4J50阴极盘用低熔点玻璃粉封接为可形成真空气密的结构；光电阴极、微通道板和荧光屏真空封接于具有良好真空气封性的外壳内；所述输入窗的内表面上镀有一层能透紫外线、且能导电的导电薄膜；所述的光电阴极制作于导电薄膜上。本发明解决了背景技术中只能探测到紫外源，不能成像，识别能力低，虚警率高；或虽能成像，但探测距离有限，成像质量存在像差大等缺陷的技术问题。本发明可成像，且像质好，识别能力高、虚警率低；波段响应由光电阴极确定，易于控制；受外界干扰少，稳定性好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于紫外线探测技术，具体涉及一种紫外像增强器。可用于空间环境、空间目标的探测以及紫外预警等。还可用于公安安全保卫、真伪识别、文物鉴定等。
背景技术
紫外预警是一种先进的导弹预警技术，同脉冲多普勒雷达预警相比，紫外预警属于无源预警，具有隐蔽性好；同红外预警相比，紫外预警设备具有虚警率低、不需要制冷、体积小和质量轻等优点。紫外预警是利用“太阳光谱盲区”的紫外波段探测导弹的火焰与羽焰，由于它对太阳光和普通灯光均不敏感，可避免最大背景噪声，即具有“日盲特性”，因而虚警率低；同时它不需要低温冷却，不需扫描，预警器体积小、重量轻。大型弹道导弹几乎所有的燃料在燃烧时，喷出的尾焰宽达58米，长度达116米，喷焰的能量达到105～106瓦/弧度，在助推段、末助推段都会发出强烈的紫外光，在自由飞行段导弹蒙皮也会发出紫外光，在入段导弹头部产生等离子体会发出紫外光，但对于在50km以上的目标，对紫外的吸收已经相当微弱，这对于监测大型弹道导弹的动态提供了有利的条件。
目前，国内的紫外预警主要采用光电倍增管，只能探测到紫外源，不能成像，识别能力低、虚警率高。国外的紫外预警技术虽然可以成像，但探测距离有限，成像质量也存在像差大等缺陷，且设备成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外像增强器，其解决了背景技术中只能探测到紫外源，不能成像，识别能力低，虚警率高；或虽能成像，但探测距离有限，成像质量存在像差大等缺陷的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种紫外像增强器，包括设置于外壳10内的光电阴极3和微通道板5、设于外壳10前端的输入窗1及设于外壳10后端的荧光屏12，其特殊之处在于：所述的输入窗1与可伐合金4J50阴极盘11用低熔点玻璃粉封接为可形成真空气密的结构；所述的光电阴极3、微通道板5和荧光屏12真空封接于具有良好真空气封性的外壳10内；所述输入窗1的内表面上镀有一层能透紫外线、且能导电的导电薄膜2；所述的光电阴极3制作于导电薄膜2上。
上述光电阴极3与微通道板5间的真空间隙4以0.1～0.2mm为佳；所述微通道板5与荧光屏12间的真空间隙6以0.5～1.0mm为佳。
上述微通道板5根据增益大小要求可采用一片、两片或三片微通道板构成，一般以二片为佳。所述的微通道板5以平面结构为佳，亦可采用球面结构。
上述外壳10以采用陶瓷金属外壳为宜。
上述光电阴极3的输入窗1以采用MgF2或CaF2为宜；所述的导电薄膜2采用铝膜或银膜均可；所述的光电阴极3以采用为碱卤化合物、RbTe或CsTe为宜。
上述导电薄膜2的厚度以100±5nm为宜；所述输入窗1的厚度以3～5mm为宜。
上述碱卤化合物光电阴极3可采用真空蒸发镀膜的方法制作于导电薄膜2上的光电阴极；所述的RbTe或CsTe光电阴极3以采用在真空中合成的方法制作于导电薄膜2上的光电阴极为佳。
上述碱卤化合物可采用CsI。
上述荧光屏12可由玻璃或光纤面板9、制作于玻璃或光纤面板9上的荧光层8及蒸镀于荧光层8表面的铝膜7构成。
本发明具有以下优点：
1.本发明不仅可成像，且识别能力高、虚警率低；
2.本发明探测波长范围分别在100～200nm、200～300nm或300～400nm时，仍具有识别能力高、虚警率低的特点，且具有典型的“日盲特性”。
3.本发明波段响应由光电阴极确定，其波段易于控制；
4.本发明的核心部件均处于真空中，受外界干扰少，稳定性好，使用寿命长；
5.本发明的光电阴极与微通道板之间、微通道板与荧光屏之间均采用了双近贴结构，不仅减少了电子的弥散和渡越时间，而且减少了空间电荷效应，扩大了动态范围，故很好地改善了像质。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图。
附图标号说明：1-输入窗，2-导电薄膜，3-光电阴极，4-真空间隙，5-微通道板，6-真空间隙，7-铝膜，8-荧光层，9-玻璃或光纤面板，10-外壳，11-阴极盘，12-荧光屏。
具体实施方式
紫外像增强器是一种用于探测极弱紫外目标的二维图像探测器，它主要由光电阴极、微通道板、荧光屏组成。其中光电阴极能将入射光子转换为电子。选用不同的光电阴极可实现不同波长的光电转换，例如：多碱光电阴极能探测可见光，双碱阴极可以响应可见光到近紫外区，碘化銫、碲化銫或碲化铷阴极则可将320nm以下的紫外辐射转换为电子发射，具有典型的“日盲特性”。微通道板由上百万根微细玻璃圆管组成，每片微通道板的电子增益可达104倍。荧光屏的作用是将电子图像转换为可见光图像。
本发明工作原理参见图1，紫外波段即110nm-300nm波段的被探测目标发出的紫外光，经光学系统汇聚到光电阴极3的输入窗1，照射至光电阴极3上。光电阴极3发射的光电子，进入有一定倾角的微通道板5的微通道，电子在其中倍增。在微通道中，当一个光电子射入通道，在外加电压下产生二次电子，二次电子在通道内进行连续的雪崩式的倍增，增益的大小，与构成微通道板玻璃的物理特性、通道的几何尺寸等因素外，但主要取决于微通道板5所加的工作电压。由微通道板5输出的电子经几千伏的电压加速后轰击荧光屏12，荧光屏12将电子图像转换为可见光图像，从而实现对紫外目标图像的探测。
参见附图2，本发明光电阴极的输入窗1可采用MgF2或CaF2，MgF2或CaF2在紫外区有较高的透过率。输入窗1厚度以3～5mm为宜。将MgF2按设计尺寸经光学冷加工成型，用低熔点玻璃粉与可伐合金4J50阴极盘封接在一起，形成真空气密的结构。输入窗1的内表面镀有一层能透过紫外线、且能导电的导电薄膜2。导电薄膜2可采用铝膜或银膜等，厚度以100nm±5nm为宜。导电薄膜2的作用主要是为光电阴极3补充电子。光电阴极3制作于导电薄膜2表面，不同材料的光电阴极具有不同的响应波长。光电阴极3的响应波段在110-170nm时，材料可选用碱卤化合物，如，CsI等。由于CsI或其它碱卤化合物可暴露于大气中，因此可在真空镀膜机中用蒸发镀膜的方法镀好后，取出与其它部件装配。光电阴极3的响应波长在162-256nm时，材料可选用RbTe或CsTe等。由于这种阴极材料不能暴露于大气中，制造时须在真空中高温合成。光电阴极3与微通道板5间的真空间隙4以0.1～0.2mm为佳，工作时其间加200V的正电压。微通道板5以采用平面结构为佳。根据增益大小要求，微通道板5可采用一片、二片或多片微通道板构成，一般以二片为佳。根据应用需要，微通道板5亦可采用球面结构。工作时微通道板5的输入、输出面上加800～1000V的电压。微通道板5与荧光屏12间的真空间隙6为0.5～1.0mm。工作时其间加4-5KV的正电压。荧光屏12的荧光层8可采用沉淀法、离心法或刷涂法将P20荧光粉制作于玻璃或光纤面板9上，荧光层8表面蒸镀有一层铝膜7。外壳10以采用金属陶瓷为佳，可采用高温钼-锰法制作工艺。光电阴极3、微通道板5及荧光屏12真空封接于其内。
Claims (9)
1.一种紫外像增强器，包括设置于外壳(10)内的光电阴极(3)和微通道板(5)、设于外壳(10)前端的输入窗(1)及设于外壳(10)后端的荧光屏(12)，其特征在于：所述的输入窗(1)与可伐合金4J50阴极盘(11)用低熔点玻璃粉封接为可形成真空气密的结构；所述的光电阴极(3)、微通道板(5)和荧光屏(12)真空封接于具有良好真空气封性的外壳(10)内；所述输入窗(1)的内表面上镀有一层能透紫外线、且能导电的导电薄膜(2)；所述的光电阴极(3)制作于导电薄膜(2)上。
2.根据权利要求1所述的紫外像增强器，其特征在于：所述光电阴极(3)与微通道板(5)间的真空间隙(4)为0.1～0.2mm；所述微通道板(5)与荧光屏(12)间的真空间隙(6)为0.5～1.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的紫外像增强器，其特征在于：所述的微通道板(5)由一片、两片或三片微通道板构成，所述的微通道板(5)为平面或球面结构。
4.根据权利要求3所述的紫外像增强器，其特征在于：所述的外壳(10)为陶瓷金属外壳。
5.根据权利要求4所述的紫外像增强器，其特征在于：所述光电阴极(3)的输入窗(1)采用MgF2或CaF2；所述的导电薄膜(2)为铝膜或银膜；所述的光电阴极(3)为碱卤化合物、RbTe或CsTe。
6.根据权利要求5所述的紫外像增强器，其特征在于：所述导电薄膜(2)的厚度为100±5nm；所述输入窗(1)的厚度为3～5mm。
7.据权利要求6所述的紫外像增强器，其特征在于：所述的碱卤化合物光电阴极(3)是采用真空蒸发镀膜的方法制作于导电薄膜(2)上的光电阴极；所述的RbTe或CsTe光电阴极(3)是采用在真空中合成的方法制作于导电薄膜(2)上的光电阴极。
8.据权利要求7所述的紫外像增强器，其特征在于：所述的碱卤化合物为CsI。
9.据权利要求8所述的紫外像增强器，其特征在于：所述的荧光屏(12)由玻璃或光纤面板(9)、制作于玻璃或光纤面板(9)上的荧光层(8)及蒸镀于荧光层(8)表面的铝膜(7)构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |