JP2011517044A - 画像増強装置 - Google Patents

Abstract

画像増強装置は、光景の画像を形成する光入力部に位置付けられる、レンズを含む。画像増強装置はまた、レンズによって形成された画像を受信するように位置付けられる光電陰極を含む、画像増強管も含む。光電陰極は、光景の光画像に応じて光電子を生成する。画像増強管はまた、光電陰極を備える入力面を有する、マイクロチャネルプレートも含む。マイクロチャネルプレートは、光電陰極によって生成された光電子を受信し、２次電子を生成する。電子検出器は、マイクロチャネルプレートによって生成された２次電子を受信し、光景の増強画像を生成する。

Description

各段落の見出しは、ただ構成上の目的のためのものであり、本出願に記載される特許請求する主題を限定するものとして解釈されるべきではない。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年４月１０日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第６１／０４３，９９３号の正規の出願である。米国特許出願第６１／０４３，９９３号の全体内容が本明細書に参考として援用される。

（概論）
本発明は、暗視装置等の画像増強装置に関する。画像増強装置の一部の用途においては、見ている光が暗すぎると人間の本来の視覚では見ることができない。また、画像増強装置の一部の用途においては、見ている画像は、人間の視覚には見えない赤外線のみで照らされることもある。人間の本来の視覚には暗すぎる夜間には、夜空の星によって、電磁スペクトルの近赤外線部分にある、不可視の赤外線光が提供される。赤外線光は、可視光の波長よりも長いが、マイクロ波放射よりも短い波長を有する電磁放射である。

光増幅装置は、不可視の赤外線光および近赤外線光を増幅して、低光または夜間の光景を再現する、人間の目に見える画像を生成することができる。このような暗視装置は、通常、画像増強管の透明な受光面を通して、低光または夜間の光景からの低光または不可視の赤外線を集める対物レンズを含む。画像増強装置は、しばしば、電磁スペクトルの黄緑色部分にある、可視画像を提供する。この画像は、その後、多様な手段によって使用者に提供される。

暗視装置等の画像増強装置は、通常、画像増強管を使用して、周囲の画像からの光を増幅する。画像増強管は、光景からの画像を増幅し、さらに画像の波長を人間の目に見えるスペクトル部分に位相して、これによって、見られていた光景を再現する、可視画像を使用者に提供する。

画像増強装置は、通常、低光または夜間の画像を受信する、装置の光入力部の光電陰極ダウンストリームを含む。光電陰極は、可視および赤外線の光の光子が光電陰極の活性面に影響を与えると、光電子を生成する。光電子は、光電陰極によって、見ている光景を再現するパターンに生成される。これらの光電子は、その後、電池等の電力供給装置によって提供される静電界によって、マイクロチャネルの各々がダイノードとして機能する、多数のマイクロチャネルを有するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）に移動する。

マイクロチャネルプレートは、光電陰極によって生成された非常に微弱な電子信号を検出するために使用される。マイクロチャネルプレートは、マイクロチャネルと呼ばれる、複数の微細管またはスロットを有する高抵抗性物質のスラブで、マイクロチャネルはスラブを通って延びる。マイクロチャネルは、相互に平行に位置付けられ、表面に対して小角度で位置付けられてもよい。マイクロチャネルは、通常、密集して分布する。高い２次電子放出効率を有する高抵抗層は、ダイノードとして機能するように、複数のマイクロチャネルの各々の内面上に形成される。マイクロチャネルプレートを成すスラブの頂面および底面上には伝導性被膜が形成される。

操作においては、電池等の電力供給装置で、マイクロチャネルプレートの頂面および底面上の伝導性被膜全体に加速電圧が印加される。加速電圧は、複数のチャネルの各々の対向する終端間に電位勾配を達成する。複数のチャネル内を移動している電子およびイオンは、加速される。これらの電子およびイオンは、高い２次電子放出効率を有する高抵抗層に衝突し、これによって、２次電子を生成する。２次電子は加速され、抵抗層と複数の衝突を経験する。したがって、電子は複数のチャネルの各々内部で増幅される。

つまり、電子（光電子またはマイクロチャネルプレートによってそれまでに放出された２次放出電子）がマイクロチャネルの内面上の物質と衝突するたびに、２つ以上の電子（つまり、２次放出電子）が衝突箇所を放れる。電子は、最終的に、複数のチャネル各々のアノード終端部を通過する。この結果、マイクロチャネルに入る光電子は、電子の空間的出力パターンが、マイクロチャネルプレートによって生成されるように、マイクロチャネルプレートの一方の面から他方へ、マイクロチャネルに沿って移動する２次放出電子の幾何学的カスケードを発生させる。

電子のパターンは、光子の入力パターンを再現するが、電子密度は、光子の密度より何桁か高い可能性がある。この電子のパターンは、別の静電界によって、マイクロチャネルプレートから蛍光体スクリーン電極へ移動する。マイクロチャネルプレートからの電子シャワーが、蛍光体スクリーン電極に影響を与えかつ吸収されると、可視光の蛍光が、画像を再現するパターンで発生する。この可視光の画像は、透明な画像出力ウィンドウを介して表示するために、管の外へ渡される。

本発明は、好ましい例示的な実施形態に応じて、そのさらなる利点とともに、添付の図面を参照しながら、発明を実施するための形態においてさらに具体的に説明される。当業者は、以下で説明される図面は、説明のみを目的とすることを理解するであろう。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに、概して、本発明の原則を説明することに重点が置かれている。図面は、出願者の発明の範囲をどのような点からも限定することを意図しない。
図１は、先行技術の画像増強装置を示す。 図２は、本発明に従い、統合型の光電陰極およびマイクロチャネルプレートを備えた画像増強管を含む、画像増強装置を示す。

（詳細な説明）
本明細書における「一実施形態」または「実施形態」への参照は、実施形態に関連して説明された特定の機能、構造、または特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態において含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所で「一実施形態において」という語句が出現しても、必ずしも、すべて同一の実施形態を参照しているわけではない。

本発明の方法の個別のステップは、本発明が操作可能である限り、どのような順序にも、および／または同時に実行されてもよいことを理解されたい。さらに、本発明の装置および方法は、本発明が操作可能である限り、説明された実施形態の任意の数またはすべてを含むことができることも理解されたい。

ここで、添付の図面に示されているその例示的な実施形態を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。本発明は、多様な実施形態および実施例に関連して説明されるが、本発明が当該実施形態に限定されることを意図するものではない。そうではなく、本発明は、当業者によって理解されるように、多様な代替、変形および均等物に及ぶ。本明細書の本発明を入手する権利を有する当業者は、本明細書に説明される本開示の範囲内である、追加の実装、変形および実施形態、ならびに他の使用分野を認識するであろう。

図１は、先行技術の画像増強装置１を示す。画像増強装置１は、見ている光景１６からの光を装置１に向けて集める、光学入力要素２を含む。光学入力要素２は、対物レンズ組立部および鏡等の任意の種類の撮像装置にすることができる。画像増強管４は、光学入力要素２の隣接に位置付けられる。画像増強管４は、陰極ウィンドウ８を含む。陰極ウィンドウ８は、その内面上に蒸着された光電陰極被膜１０を有する、ガラス板である。光電陰極被膜１０は、陰極ウィンドウ８のガラス板を通過する光子を電子に変換するように考案される。例えば、光電陰極被膜１０は、ガリウムヒ素被膜にすることができる。

画像増強管４はまた、陰極ウィンドウ８の近接に位置付けられるマイクロチャネルプレート１１も含む。マイクロチャネルプレートは、技術的には周知である。マイクロチャネルプレートの中には、電子伝導性および増幅特性を有する空洞細孔のガラス組立部を含むものがある。他のマイクロチャネルプレートは、半導体材料から形成される。陰極ウィンドウ８に隣接するマイクロチャネルプレート１１の表面は、光電陰極被膜１０に戻るイオンの透過に対する障壁を形成する、絶縁薄層１８で被膜される。例えば、陰極ウィンドウ８に隣接するマイクロチャネルプレート１１の表面は、薄さが約１０ｍｍ未満である、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２の層で被膜され得る。

蛍光体スクリーン１２は、マイクロチャネルプレート１１の隣接に位置付けられる。蛍光体スクリーン１２は、入力光学面上に蛍光体被膜を備えた光ファイバー束にすることができる。蛍光体スクリーン１２は、マイクロチャネルプレートによって放出された電子を可視画像に変換する。電力供給装置１４は、陰極ウィンドウ８、マイクロチャネルプレート１１、および蛍光体スクリーン１２等の、画像増強装置１の有効な構成部品に電気的に接続される。電力供給装置１４は、通常、いくつかの異なる電圧レベルを供給することが必要であり、通常、比較的低電流で比較的高電圧を提供する。電力供給装置１４は、最適な性能に必要である、陰極ウィンドウ８、マイクロチャネルプレート１１、および蛍光体スクリーン１２に、多様な電圧レベルを提供する少なくとも１台のＤ．ＣからＤ．Ｃへの変換器を備えた電池にすることができる。

加えて、画像増強装置１は、使用者に、見ている光景１６の画像を提供する、少なくとも１つの光学利用要素６を含む。例えば、光学利用要素６は、使用者が見ることを可能にする、接眼レンズにすることができる。光学利用要素６は、光検出器アレイにすることもできる。また、光学利用要素６は、写真用フィルムまたは録画媒体等の記録媒体にすることもできる。

操作においては、見ている光景１６からの光は、低レベルの可視光および／または赤外光であり得るが、光学入力要素２によって、陰極ウィンドウ８のガラス板を通って、光電陰極１０上に集められる。光電陰極１０は、光電陰極１０にあたっている光を電子に変換する。電子は、マイクロチャネルプレート１１内を移動してから、マイクロプレートチャネルプレート１１の放出面によって増幅される。得られた電子は、蛍光体スクリーン１２にあたる。蛍光体スクリーン１２は、次に、マイクロチャネルプレート１１によって生成された電子を、使用者が見ることができる可視光に変換する。蛍光体スクリーン１２からの画像は、単純な接眼レンズまたは何らかの種類の写真またはビデオの記録媒体であり得る、光利用要素６で表示される。

従来の画像増強装置の１つの好ましくない特徴は、光電陰極被膜１０から蛍光体スクリーン１２へ電子を送る画像増強管４において確立された静電界が、画像増強管４内に存在する正のイオンを、光電陰極１０に戻すような効果もあることである。このような正のイオンは、電子よりもはるかに巨大な、水素、酸素、および窒素の原子核等、相当なサイズの気体原子の原子核を含む可能性があるため、これらの正の気体イオンは、光電陰極１０に対して、物理的衝撃損傷および化学的損傷を発生させることが可能である。

これに加えて、画像増強管４内に存在する、電子的に中性である気体原子は、光電陰極被膜１０と化学的に結合して汚染する可能性がある。周知のマイクロチャネルプレートの細孔壁は、このような電気的に中性な気体原子の重大な発生源である。多くの従来の画像増強管は、画像増強管４内に、比較的多数の気体原子を有する。このように、正のイオンにイオン化する気体原子、および電気的に中性なままである、それよりはるかに多数の原子は、光電陰極被膜１０に対して、重大な物理的衝撃および化学的損傷を発生させる。この物理的衝撃および化学的損傷は、画像増強装置の動作寿命を大幅に削減する。

最新の画像増強装置は、マイクロチャネルプレート１１の内側上に、光電陰極被膜１０に影響を与えるイオンを妨害またはその数を削減する、イオン障壁膜１８を位置付ける。イオン障壁膜１８はまた、本明細書において従来の先行技術の障壁として参照されるが、光電陰極被膜１０に向かう化学的に活性化した原子の移動を阻止することによって、光電陰極１０の表面上での化学的反応の発生の可能性も削減する。

しかしながら、イオン障壁膜１８の欠点は、比較的低エネルギーの電子がイオン障壁膜１８によって吸収されるため、マイクロチャネルプレート１１によって生成される信号の有効な信号対ノイズ比が減少することである。２次排出電子は、通常、比較的低エネルギーを有し、これは、２次電子のかなりの割合がイオン障壁膜１８によって吸収されるほど低い可能性がある。多くの現在使用されるマイクロチャネルプレートでは、曲線因子は約５０％である。つまり、多くのマイクロチャネルプレートにおいて、約半分のマイクロチャネルプレートの入力部は、開口領域で、もう半分のマイクロチャネルプレートは、マイクロチャネルプレートの固体部分またはウェブ材料によって画定される。したがって、これらのマイクロチャネルプレートにおいて、約半分の光電子は、ウェブ材料に影響を与える。

さらに、マイクロチャネルプレート１１のウェブに影響を与える光電子は、マイクロチャネルプレート１１の開口領域の隣接で２次放出電子を生成させる。これらの２次放出電子は、イオン障壁膜に侵入するか、または膜に２次電子を解放させるか、いずれかのためのエネルギーを欠く、比較的低いエネルギーを有する。したがって、低エネルギー電子は、イオン障壁膜１８によって吸収される。この結果、一部の場合には、そうでなければ、画像増幅管４による画像の形成に貢献する電子の５０％までが、イオン障壁膜１８によって妨害または吸収され、マイクロチャネルに到達しないので増幅されない。このように、約５０％の画像形成が失われる可能性があり、このために、低感度装置となる。

イオン障壁膜１８は、いくらかの２次電子放射率を提供することによって、電子の一部の吸収による損失を補償することができる。つまり、イオン障壁膜１８自体を電子の２次エミッターにすることができる。しかしながら、イオン障壁膜１８の２次電子放射率は、通常は、比較的低いため、放出された２次電子の数は、顕著ではない。したがって、イオン障壁膜１８は、イオン障壁膜１８に影響を与える電子が最適エネルギーを有する場合にのみ、２次電子を生成する。通常、イオン障壁膜１８からの２次電子放出は、イオン障壁膜１８に影響を与える電子を完全には補償しない。

画像増幅管４内にイオン障壁膜１８を使用する別の欠点は、見ている光景１６の画像周囲のハローの形成または光の放出に貢献する可能性があることである。このハローは、マイクロチャネルプレート１１のウェブ上に入射する、またはイオン障壁膜１８上に入射する、光電子が、イオン障壁膜１８に侵入しないという事実によって発生する。代わりに、これらの後方散乱した光電子は、別の場所で膜またはウェブに影響を与える。これらの後方散乱した光電子は、信号を減少し、ノイズを増加するので、これによって、見ている光景１６の画像周囲にハローを発生させる。

見ている光景１６の画像周囲の光のハローまたは放出はまた、陰極ウィンドウ８上の光電陰極被膜１０とマイクロチャネルプレート１１の前面との間の物理的距離によっても生じる。多くの従来の画像増強装置において、光電陰極被膜１０とマイクロチャネルプレート１１の前面との間には、約２５０μオーダーの、かなりの間隔が存在する。このような間隔が、見ている光景１６周囲のハロー画像の形成に貢献することは技術的に周知である。見ている光景１６の画像周囲のハローは、光景１６の明るい領域に対応しない。したがって、画像周囲のハローは、画像増強管４によって提供された画像の質を低下させ、また、画像の明暗差の値も減少させるので、したがって、画像の解像度を限定することになる。

画像増強管４におけるイオン障壁膜１８の別の欠点は、光電陰極被膜１０を有するガラス板とマイクロチャネルプレート１１との間の画像増強管４にさらに高い電圧を印加することが必要なことである。さらに高い電圧は、イオン障壁膜１８によって確立された電子障壁を克服するために必要である。例えば、イオン障壁膜１８によって確立された電子障壁を克服するために、追加の６００から７００の電圧が必要とされる可能性がある。このため、電子放電を防止するために、光電陰極被膜１０を有するガラス板とマイクロチャネルプレート１１との間にさらに大きい物理的間隔が必要となる。これらのさらに大きい間隔によって、光景１６の画像周囲のハローまたは光の放出はさらに顕著になる。

従来の画像増強装置の別の好ましくない機能は、光電陰極被膜１０が透過性であることである。透過性光電陰極被膜は、効率を最適化することが困難である。透過性光電陰極被膜は、光電子が高い効率で生成できるように厚いが、光電子が、光電陰極被膜１０の他の側を通って、マイクロチャネルプレート１１に逃げることができるように薄いことが必要である。したがって、周知の画像増強装置において、光電陰極の最大量子効率を達成することは、不可能ではないにしても困難である。

本発明に従う画像増強装置は、光電陰極汚染の可能性を削減し、したがって、周知の装置に比較して向上した寿命を有する。光電陰極汚染の削減は、従来の先行技術のイオン障壁膜を使用せずに達成され、したがって、信号対ノイズ比を低下させず、ハロー画像のレベルを非常に低くすることができる。さらに、本発明に従う画像増強装置は、比較的低い量子効率性能を有する。

本発明の一実施形態に従う画像増強装置は、マイクロチャネルプレートの表面上に直接蒸着される、統合型の光電陰極を備えた画像増強管を有する。画像増強管は、高温基板に形成され得る。本発明の一態様において、マイクロチャネルプレート基板、抵抗膜、および放出膜等のマイクロチャネルプレートの特性は、最適化されてイオンが排除または抑制されるので、したがって、光電陰極の汚染を削減し、画像増強装置の量子効率性能および寿命を向上させる。例えば、画像増強管は、通常の光電陰極汚染源である、Ｈ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、およびＮ気体等の気体イオンに対する障壁として機能するか、または気体イオンを最小限含むことができる、放出および抵抗膜を含むことができる。

図２は、本発明に従い、統合型の光電陰極２８およびマイクロチャネルプレート２１を備えた画像増強管４’を含む、画像増強装置２０を示す。画像増強装置２０は、見ている光景１６からの光を、画像増強装置２０に向けて集める光学入力要素２’を含む。光学入力要素２’は、対物レンズ組立部および鏡等の任意の種類の撮像装置にすることができる。画像増強管４’は、光学入力要素２’の隣接に位置付けられる。

画像増強管４’は、陰極ウィンドウ８’を含む。陰極ウィンドウ８’は、可視および赤外線放射に対して透過的である媒体から形成される板である。例えば、陰極ウィンドウ８’は、ガラス板にすることができる。画像増強装置２０の陰極ウィンドウ８’は、画像増強管４’の光入力終端部を囲む透明な媒体であるので、画像増強管４’内に真空が維持され得る。

図１に示された先行技術の画像増強装置１に関連して説明された陰極ウィンドウ８とは対照的に、陰極ウィンドウ８’は、ウィンドウの内面上に光電陰極被膜を含まない。代わりに、画像増強装置２０は、光電陰極２８をマイクロチャネルプレート２１の入力ウィンドウに統合する。一部の実施形態において、光電陰極２８は、陰極ウィンドウ８’上に直接蒸着される。

このように、本発明に従う画像増強装置は、マイクロチャネルプレート２１の入力部に直接統合された光電陰極２８を有する。このような装置の構造は、先行技術の画像増強装置の欠点の多くを克服するか、またはその程度を削減する。例えば、光電陰極２８をマイクロチャネルプレート２１の入力部に直接統合することによって、光電陰極汚染の確率を低下させ、したがって、周知の装置に比較して装置の寿命を向上させる。また、光電陰極２８をマイクロチャネルプレート２１の入力部に直接統合することによって、高い信号対ノイズ比を維持し、ハロー画像を非常に低レベルにすることができる。さらに、光電陰極２８をマイクロチャネルプレート２１の入力部に直接統合することによって、比較的高い量子効率性能になる。

さらに、光電陰極２８をマイクロチャネルプレート２１の入力部に直接統合することによって、電子をマイクロチャネルプレート２１に導入するための低エネルギー障壁を維持させる。低エネルギー障壁が維持されるのは、マイクロチャネルプレート２１のマイクロチャネルが、光電陰極２８に面する方向で開口しているからである。このため、電子の侵入を抑制するためのイオン障壁膜は存在しない。

このように、光電陰極２８によって生成された光電子は、克服することが必要なエネルギー障壁を有さない。これは、マイクロチャネルプレートの入力側上にイオン障壁膜を含む、近位で焦点を合わせた多くの従来の画像増強管とは対照的である。これらの従来の画像増強管において、電子は、イオン障壁に効率的に侵入して、マイクロチャネルに入ることが必要である。このため、画像増強管４’の光電陰極２８に印加される電圧は、依然として適当なレベルの印加電界を提供し、また依然としてマイクロチャネルプレート２１への適当な電子の流れも提供する一方で、他の最新技術の画像増強管に印加される電圧よりも低くなる。したがって、陰極ウィンドウ８’とマイクロチャネルプレート２１との間の間隔は、顕著に削減され得て、物理的にさらに小型の装置となり、さらに安価な電圧電力供給装置となる。

本発明の画像増強装置では、無数の種類のマイクロチャネルプレートが使用され得る。例えば、本発明の画像増強装置で使用され得る、ある種のマイクロチャネルプレートは、ガラス板に複数の微小穴を形成することによって加工される。例えば、ＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗｉｚａ、Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｖｏｌ．１６２、１９７９、５８７〜６０１ページに記載のガラス板マイクロチャネルを参照する。

本発明の画像増強装置で使用され得る、別の種類のマイクロチャネルプレートは、シリコン製マイクロチャネルプレートである。例えば、本譲受人に譲渡された、Ｌｏｃｋｗｏｏｄへの米国特許第６，５２２，０６１Ｂ１号を参照する。シリコン製マイクロチャネルプレートは、ガラス製マイクロチャネルプレートに比較していくつかの利点を有する。シリコン製マイクロチャネルプレートは、ガラス製マイクロチャネルプレートのように手動で積載されるのではなく、リソグラフィで画定され得るため、より正確に加工され得る。シリコンプロセス技術は、非常に高度に開発されており、このようなマイクロチャネルプレートを加工するために適用され得る。また、シリコン製基板は、他の材料との適応性がはるかに高く、高温プロセスに耐えることができる。さらに、シリコン製マイクロチャネルプレートは、統合型の光電陰極２１等の他の装置と容易に統合され得る。当業者は、基板材料は、無数の他の種類の半導体および絶縁基板材料のうちのいずれか１つであり得ることを理解するであろう。

このように、一実施形態において、マイクロチャネルプレート２１は、高温絶縁基板から形成される。マイクロチャネルプレート２１基板は、電子を増幅するために望ましい抵抗および２次電子放射率、ならびにイオン汚染を削減するための純度を提供する、高温抵抗放出膜で被膜される。高い純度を備えた高温抵抗放出膜で基板を被膜することによって、細孔壁から生じる電子的に中性な気体原子の数が大幅に削減される。一部の実施形態において、マイクロチャネルプレート２１基板の抵抗および排出膜もまた望ましいイオン障壁特性を有する。抵抗放出膜は、１つ以上の膜を備えることができる。

例えば、抵抗および放出膜は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、およびＮｉＯ_２等、酸化金属薄膜にすることができる。酸化金属薄膜は、単一層膜、または複数の酸化金属薄膜層のナノ積層にすることができる。多様な実施形態において、複数の酸化金属薄膜のナノ積層は、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、およびＳｎＯ_２等の材料の層を含むことができる。例えば、マイクロチャネルプレート２１基板の抵抗および放出膜は、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＮｉＯ_２、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、およびＳｎＯ_２膜のうちの少なくとも１つを有するナノ積層構造を含むことができる。また、一部の実施形態において、抵抗および放出膜は、多様なドーピング元素を備えたナノ合金にすることができる。例えば、本譲受人に譲渡された、米国特許出願第１２／１４３，７３２号「Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍｓ」を参照する。米国特許出願第１２／１４３，７３２号の明細は本明細書に参考として援用される。

本発明の画像増強装置の一部の実施形態において、マイクロチャネルプレート２１は、複数の放出層を含む。多様な実施形態において、複数の放出層の各々は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＳｎＯ_２、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｓｃ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２，Ｃｓ_２Ｏ、Ｓｉ_３Ｎ４、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ、Ｃ（ダイアモンド）、ＢＮ、およびＡｌＮのうちの少なくとも１つを備えることができる。第２（または第３以上）の排出層を使用すると、マイクロチャネルプレートの２次電子放出効率を大幅に増加することができる。例えば、どちらも本譲受人に譲渡された、米国特許出願第１２／０３８，２５４号「Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒｓ」および米国特許出願第１２／０３８、１３９号「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒｓ」を参照する。米国特許出願第１２／０３８，２５４号および第１２／０３８，１３９号の明細は本明細書に参考として援用される。

複数の放出層を含む実施形態において、第２の放出層または複数の放出層の厚さおよび材料特性は、概して、従来の単一放出層で加工されたマイクロチャネルプレートに比較して、マイクロチャネルプレートの２次電子放出効率を増加するように選択される。一部の実施形態において、第２の放出層、または放出層の厚さおよび材料特性は、障壁にイオン移動を提供するようにも選択される。これらの実施形態において、個別の障壁層は必要ない。他の実施形態において、イオン障壁材料は、第１と第２の排出層の間に位置付けられて、光電陰極２８に戻るイオンの確率を低下させるので、したがって、画像増強装置の寿命を増加させる。

まだ他の実施形態において、本発明に従う画像増強装置は、光電陰極がマイクロチャネルプレートの入力面に直接形成されない形状において、イオン障壁を必要としない、複数の放出層を備えるマイクロチャネルプレートを含む。当業者は、多くの可能な構成があることを理解するであろう。

（均等物）
本発明は、多様な実施形態および実施例に関連して説明されるが、本発明が当該実施形態に限定されることを意図するものではない。そうではなく、本発明は、多様な代替、変形および均等物に及び、当業者によって理解されるように、本発明の精神および範囲を逸脱することなくその中に作成されることが可能である。

Claims (26)

1. 画像増強装置であって、
   ａ．光入力部に位置付けられるレンズであって、光景の画像を形成する、レンズと、
   ｂ．画像増強管であって、
   ｉ）該レンズによって形成された該光景の該画像を受信するように位置付けられる光電陰極であって、該光景の該画像に応じて光電子を生成する、光電陰極と、
   ｉｉ）該光電陰極と、基板、放射膜、およびイオンの生成を抑制する抵抗膜のうちの１つとを備える、入力面を備えるマイクロチャネルプレートであって、該光電陰極によって生成された該光電子を受信して、２次電子を生成する、マイクロチャネルプレートと
   を備える、画像増強管と、
   ｃ．該マイクロチャネルプレートによって生成された該２次電子を受信し、該光景の増強画像を生成する、電子検出器と
   を備える、画像増強装置。
2. 前記マイクロチャネルプレートは、鉛低減ガラスマイクロチャネルプレートを備える、請求項１に記載の画像増強装置。
3. 前記マイクロチャネルプレートは、半導体マイクロチャネルプレートを備える、請求項１に記載の画像増強装置。
4. 前記マイクロチャネルプレート基板は、Ａｌ_２Ｏ_３、シリコン、ＳｉＯ_２、プラスチック、およびＳｉ_３Ｎ_４のうちの少なくとも１つから形成される、請求項１に記載の画像増強装置。
5. 前記マイクロチャネルプレートは、第１の放射層と第２の放射層とを備え、該第２の放射層は、該マイクロチャネルプレートの前記２次電子放出効率を増加させる、請求項１に記載の画像増強装置。
6. 前記マイクロチャネルプレートの前記第２の放射層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、およびＮｉＯ_２のうちの少なくとも１つを備える、請求項５に記載の画像増強装置。
7. 前記マイクロチャネルプレートは、前記第１の放射層と前記第２の放射層との間に位置付けられる、イオン障壁層をさらに備える、請求項５に記載の画像増強装置。
8. 前記マイクロチャネルプレートは、イオン障壁層をさらに備える、請求項１に記載の画像増強装置。
9. 前記マイクロチャネルプレートは、基板の頂面から該基板の底面まで延びる複数の細孔を画定する基板であって、該複数の細孔は、抵抗層を形成する外面上に抵抗物質を有する、基板と、該抵抗層を覆って形成される放射層であって、時間の関数として、２次電子放出効率の増加およびゲイン劣化の減少のうちの少なくとも１つを達成するように選択される、放射層とを備える、請求項１に記載の画像増強装置。
10. 前記マイクロチャネルプレートは、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、およびＳｎＯ_２のうちの少なくとも１つを備える、抵抗膜を備える、請求項１に記載の画像増強装置。
11. 前記マイクロチャネルプレートは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、およびＮｉＯ_２のうちの少なくとも１つを備える、放射膜を備える、請求項１に記載の画像増強装置。
12. 前記電子検出器は、蛍光体スクリーンおよび電荷結合素子のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の画像増強装置。
13. 画像増強装置であって、
    ａ．光景の画像を受信するための入力ウィンドウを有するマイクロチャネルプレートであって、基板、放射膜、およびイオンの生成を抑制する抵抗膜のうちの少なくとも１つを備える、マイクロチャネルプレートと、
    ｂ．該マイクロチャネルプレートの該入力ウィンドウ上に直接形成される光電陰極であって、該光電陰極は、該光景の該受信された画像に応じて光電子を生成し、該マイクロチャネルプレートは、該生成された光電子に応じて２次電子を生成する、光電陰極と、
    ｃ．該マイクロチャネルプレートによって生成された該２次電子を受信し、該光景の増強画像を生成する電子検出器と
    を備える、画像増強装置。
14. 前記マイクロチャネルプレートは、鉛低減ガラスマイクロチャネルプレートを備える、請求項１３に記載の画像増強装置。
15. 前記マイクロチャネルプレートは、半導体マイクロチャネルプレートを備える、請求項１３に記載の画像増強装置。
16. 前記マイクロチャネルプレートは、第１の放射層と第２の放射層とを備え、該第２の放射層は、該マイクロチャネルプレートの前記２次電子放出効率を増加させる、請求項１３に記載の画像増強装置。
17. 前記マイクロチャネルプレートは、前記第１の放射層と前記第２の放射層との間に位置付けられる、イオン障壁層をさらに備える、請求項１６に記載の画像増強装置。
18. 前記マイクロチャネルプレートは、イオン障壁層をさらに備える、請求項１３に記載の画像増強装置。
19. 画像増強装置であって、
    ａ．光景の画像を形成するための手段と、
    ｂ．該光景の該画像を受信するように位置付けられるマイクロチャネルプレートであって、イオン生成を抑制するための手段を備える、マイクロチャネルプレートと、
    ｃ．光電陰極を該マイクロチャネルプレートに統合するための手段であって、該光電陰極は、該光景の該受信された画像に応じて光電子を生成し、該マイクロチャネルプレートは、該生成された光電子に応じて２次電子を生成する、手段と、
    ｄ．該マイクロチャネルプレートによって生成された電子を検出し、該光景の増強画像を生成するための手段と
    を備える、画像増強装置。
20. 前記マイクロチャネルプレートは、鉛低減ガラスマイクロチャネルプレートを備える、請求項１９に記載の画像増強装置。
21. 前記マイクロチャネルプレートは、半導体マイクロチャネルプレートを備える、請求項１９に記載の画像増強装置。
22. 前記マイクロチャネルプレートは、第１の放射層と第２の放射層とを備え、該第２の放射層は、該マイクロチャネルプレートの前記２次電子放出効率を増加させる、請求項１９に記載の画像増強装置。
23. 前記マイクロチャネルプレートは、前記第１の放射層と前記第２の放射層との間に位置付けられる、イオン障壁層をさらに備える、請求項２２に記載の画像増強装置。
24. 前記マイクロチャネルプレートは、イオン障壁層をさらに備える、請求項１９に記載の画像増強装置。
25. 前記マイクロチャネルプレートは、イオンが前記光電陰極に影響を及ぼすことを防止するための手段をさらに備える、請求項１９に記載の画像増強装置。
26. 画像増強装置であって、
    ａ．陰極ウィンドウ上に直接形成される光電陰極であって、光景の画像に応じて光電子を生成する、光電陰極と、
    ｂ．該光電陰極によって生成された光電子を受信するための入力面を有し、該光電陰極の真後ろに位置付けられ、かつ真空間隔によって該光電陰極から離間される、マイクロチャネルプレートであって、基板、放出膜、およびイオンの生成を抑制する抵抗膜のうちの少なくとも１つを備え、該生成された光電子に応じて２次電子を生成する、マイクロチャネルプレートと、
    ｃ．該マイクロチャネルプレートによって生成された該２次電子を受信し、該光景の増強画像を生成する、電子検出器と
    を備える、画像増強装置。

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