线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法与流程

本技术涉及数字型微光成像器件，特别是线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法。

背景技术：

1、iccd(增强型电荷耦合器件)通常为像增强器与ccd通过中继透镜、光锥耦合器连接而成。iccd具体结构如图3(a)所示，由光电阴极、荧光屏和耦合光锥等组成。荧光屏和光电阴极中间设计真空壳体及零件装配mcp，荧光屏的内表面刷涂荧光粉制作荧光屏，外表面充当耦合面与光锥的一个面耦合，光锥的另一个面与ccd耦合，微通道板(mcp)设置于荧光屏的一侧外，输入窗为防光晕玻璃，罩设于微通道板(mcp)外。

2、iccd器件的工作原理为：目标物的微弱光信号，经物镜聚焦在光电阴极，光电阴极基于外光电效应，将光子转换为电子，电子经高压电场作用聚焦进入微通道板(mcp)中进行倍增，倍增后的电子轰击荧光屏形成光学图像，该图像通过耦合又进入ccd感光面耦合，最后基于线阵ccd的内光电效应实现数字化图像输出。

3、iccd是一种数字化微光器件，可以将微弱光信号放大后，转换为数字信号输出，目前已被广泛应用于安防监控、大科学工程、微光夜视、夜视头盔等领域。

4、然而，传统的iccd通过中继元件、光锥方式耦合，具有两级甚至多级耦合界面，导致耦合效率低，图像质量劣化的问题，同时现有器件背景噪声大，器件信噪比低，较难识别微弱信号；iccd应用于超快探测领域时，器件响应时间不够，难以捕捉快速移动目标或超快衰退信号。

5、此外，现有iccd还存在以下问题：

6、在像增强器与ccd芯片感光面的耦合中使用中继元件，导致信号质量劣化，存在强度衰减和清晰度降低的问题，对iccd的性能将产生较大影响。

7、其次，在探测微弱光信号时，由于器件信噪比偏低，导致微弱信号无法探测。目前s20、s25光电阴极工艺较为稳定，很难从工艺入手提升器件灵敏度，降低背景。

8、众所周知，ebi与光电阴极的灵敏度和面积等参数密切相关。在不改变光电阴极种类的情况下，光电阴极的灵敏度难以发生较大变化，无法通过改变光电阴极的灵敏度改善iccd的ebi，需要考虑其他手段。

9、另外，在光电阴极上加载电压，电极成环状附在阴极边缘上，故同一时刻，阴极边缘相比阴极中心将更快地得到电子补充。对常用的iccd耦合用像增强器，其光电阴极材料多为面电阻很大的半导体材料，此类材料上的电子补充过程更加漫长。虽然加快这一过程有助于提高iccd的时间分辨能力。但现有技术缺乏有效手段在实现器件小型化的同时解决上述技术问题。

10、现有的异型光电阴极一体化像增强器采用图1所示装配、封接结构，由条形光电阴极、微通道板、荧光屏组件、真空管壳经高精度装配、封接组成，其中真空管壳与条形光电阴极、荧光屏组件均采用双近贴式结构进行装配封接。条形光电阴极将输入的微光光信号转换为电子图像，然后通过微通道板实现电子倍增，经荧光屏将放大的电子图像转换为光学图像，为了实现图像的数字化输出，在像增强器的荧光屏输出面耦合光锥组件耦合ccd芯片。该像增强器具有低背景、快响应的特点。

11、然而，采用光纤面板和光锥耦合器的耦合方式，从荧光屏输出的信号依次经过2个耦合面，由于两个光锥的光纤孔径无法对准以及折射率匹配性等问题，有较大的光损失。为了减小2个光锥耦合造成的信号劣化并提高耦合效率。

12、公开于背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本技术针对上述技术问题提供了一种线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法，该增强器具有低背景、快响应，异形光电阴极一体化。

2、本技术提供了一种线型输出的光锥一体化数字微光器件包括：光电阴极组件、荧光屏组件、mcp以及ccd等组成；光电阴极组件由光电阴极、光电阴极窗组成，光电阴极在于光电阴极窗上；荧光屏组件由一体化光锥、荧光粉等组成；一体化光锥的内表面刷涂荧光粉，充当荧光屏，外表面设置条状结构，直接与线阵ccd直接耦合；

3、光电阴极窗为大圆柱形，大圆柱形中心区域设置圆形凸台；大圆柱形外缘部分用于和像增强器管壳配合封接，圆形台阶与荧光屏对应装配，并与线阵ccd直接耦合，圆形台阶的上表面为光电阴极的生长面。

4、优选地，条状耦合面结构的尺寸为28.8mm×0.94mm；光电阴极尺寸为25.1mm×3.5mm条形；条型面四边进行了0.3mm的倒角。

5、本技术的另一方面还提供了一种线型输出的光锥一体化数字微光器件的生产方法，包括：准备各零件；光电阴极镀膜；组装各零件；

6、光电阴极镀膜时所用夹具包括：镀膜盘、镀膜挡板、爪簧；

7、镀膜盘上周向间隔设置多个安装光电阴极窗的安装孔；安装孔中心底面上设置镀膜挡板；镀膜挡板与光电阴极窗表面留设0.1～0.8mm的间隙；爪簧安装于镀膜盘上，爪簧从阴极窗大圆柱面施压固定阴极窗的下压力，限制阴极窗在水平面上的转动和轴向方向的移动。

8、优选地，爪簧包括：盘体、连接弹簧、支撑件；盘体中心设置定位孔，并与镀膜盘中心的凸块插接；盘体周缘间隔设置多个支撑件；各支撑件的延伸端向光电阴极窗延伸，延伸端上设置柱体，柱体并与光电阴极窗的非镀膜面接触设置。

9、优选地，镀膜挡板正对光电阴极窗与管壳封接后的光电阴极有效区设置。

10、优选地，通过光电阴极窗安装夹具进行光电阴极窗的安装。

11、优选地，光电阴极窗安装夹具包括：与光电阴极窗配合的内孔、定位阴极窗条形不镀膜区域的条状通槽以及定位盘体、“y型槽”；

12、光电阴极窗水平面径向定位容纳设置于内孔中；内孔中心区域设置条状通槽；条状通槽正对光电阴极窗表面未镀膜区域定位设置，用于限制阴极窗水平面的旋转和轴向移动；“y型槽”设置于定位盘体外侧壁；

13、内孔外侧壁设置定位柱；定位柱卡接于“y型槽”上。

14、优选地，安装阴极窗时，先把阴极窗装配到内孔中，通过内孔和条状通槽定位夹持阴极窗，接着装配阴极挂钩，将阴极挂钩的定位杆与“y型槽”对准，阴极挂钩大的内孔与阴极窗的外圆配合，阴极挂钩和阴极窗以及定位夹具相互位置关系唯一；

15、撑开阴极挂钩使其大的内孔略大于阴极窗的外圆，阴极窗放入内孔后撤去支撑使挂钩回弹，则阴极窗将固定在阴极挂钩上，将定位夹具取下，带有阴极挂钩的阴极窗即装配完成。

16、优选地，组装各零件时包括：壳体装配；管壳支承座上方较大的内孔与阴极挂钩外圆定位，较小内孔用于管壳阴极环定位；

17、管壳支承座内部直角竖直面跟荧光屏组件的条状输出面定位，限制管壳在管壳支撑座内的旋转。

18、本技术能产生的有益效果包括：

19、1)本技术所提供的线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法，该装置采用一体化光锥后，将2个光锥件减小到1个，有效将器件长度减小至60％，重量上减轻约15g，整体机械强度得到提高。此外，由于将二级甚至多级耦合转为一级耦合，光信号传输损失减小，耦合效率可提高到70％以上，且像质也有效提升。

20、2)本技术所提供的线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法，相较常规25mm口径像增强器的ebi参数约为0.7μlx，该像增强器的ebi参数可以降至0.1μlx。在响应时间方面，该像增强器的响应时间可以从20ns降低至5ns。

21、3)本技术所提供的线型输出的光锥一体化数字微光器件及其生产方法，该像增强器的装配成功率可以达到80％以上，有效提高成品比例，

22、减少废品率，降低生产成本；由于iccd使用线阵ccd，像增强器的有效输入面和图像输出面均为条状。条纹阴极通过减小阴极无效区的面积，降低了iccd的背景，提高了阴极上加载电压的速度，有效提升了iccd的探测灵敏度和时间响应速率。该像增强器在兼顾ccd芯片有效面积的同时，有效减小了阴极面积导致的无效背景，提高了iccd的响应速率。