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東方閃光(北京)光電科技有限公司
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像增強(qiáng)器在高速弱光成像中的應(yīng)用

時(shí)間:2022/8/11閱讀:338
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在很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,為了觀測(cè)快速變化的過(guò)程往往需要高速相機(jī)成像。常見(jiàn)的高速成像設(shè)備有:

1. sCMOS—幀頻100幀至幾千幀每秒

2. 內(nèi)置高速存儲(chǔ)的高速CCD相機(jī)—幀頻千幀至幾十萬(wàn)幀每秒。

由于高速成像相機(jī)為積分器件,采集到的信號(hào)與發(fā)光強(qiáng)度及積分時(shí)間成正比。但對(duì)于高速成像,高幀頻導(dǎo)致了積分時(shí)間很短(積分時(shí)間<1/幀頻)。部分實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)照明光源補(bǔ)光來(lái)提升探測(cè)信號(hào),如高速碰撞、物體高速運(yùn)動(dòng)等。但有很多實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)光,如生物熒光、等離子發(fā)光等。這個(gè)時(shí)候直接探測(cè)的信噪比往往會(huì)很差,甚至無(wú)法觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)。

像增強(qiáng)器是一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)放大的成像器件。通過(guò) 光—電倍增—光的方式可以對(duì)原始光信號(hào)實(shí)現(xiàn)1000倍甚至一百萬(wàn)倍的放大。通過(guò)它可以解決高速成像信號(hào)微弱的問(wèn)題。

EyeiTS是一款基于像增強(qiáng)器的像增強(qiáng)模塊。此模塊采用通用型設(shè)計(jì),配有標(biāo)準(zhǔn)的鏡頭及相機(jī)接口(C或F接口),并配有高壓電源及增益控制模塊。用戶(hù)可以將各種商業(yè)化的高速相機(jī)直接與EyeiTS連接即可大幅提升探測(cè)靈敏度獲得弱發(fā)光的高信噪比高速成像。

EyeiTS像增強(qiáng)模塊結(jié)構(gòu)圖:


 

(1)通用鏡頭接口 (2)像增強(qiáng)器 (3)1:1耦合中繼鏡頭 (4)通用相機(jī)接口CF-Mount

EyeiTS像增強(qiáng)模塊與高速相機(jī)聯(lián)用示意圖:


像增強(qiáng)器的工作原理簡(jiǎn)介:

 

 

像增強(qiáng)器主要由三個(gè)主要部分組成:光陰極、微通道板、熒光屏。

光陰極Photocathode

 


 

通過(guò)光電效應(yīng),將探測(cè)光子轉(zhuǎn)換為光電子。其轉(zhuǎn)換效率即量子效率曲線如圖,不同的光陰極材料具有不同的波長(zhǎng)響應(yīng)曲線。

微通道板MCP

 

 

微通道板(Microchannel Plate,MCP)是一種面陣的高空間分辨的電子倍增器件。MCP由上百萬(wàn)個(gè)微米尺度的平行通道組成,光電子與微通道管壁碰撞生成二次電子實(shí)現(xiàn)高達(dá)1000倍的倍增。

熒光屏Phosphor

將增益電子轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光。不同熒光屏的轉(zhuǎn)化效率及衰減時(shí)間(余輝)不同。


類(lèi)型

效率

衰減時(shí)間

P22

45ph/e-/kV

10ms

P43

20 ph/e-/kV

1ms

P24

8 ph/e-/kV

100us

P46

6 ph/e-/kV

1us

P47

4 ph/e-/kV

300ns


 

 


 

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