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1、南京理工大学 博士学位论文MCP 扩口工艺的理论 、实验与测试技术研究 姓名：傅文红 申请学位级别：博士 专业：光学工程 指导教师：常本康 20060301南京理工大学博士学位论文扩口 艺的理论、 实验与铡试技术研究 摘 要 本文首先对微光夜视系统的组成及工作原理、发展、 应用，国内外夜视技术的发展现状及未来发展动向作了简单介绍，针对微通道板（）中各种噪声的来源、表征、计算和测试方法进行了研究，分析了引起噪声的各种外部和内部因素，为降低噪声、开发先进生产技术提供理论 依据。 然后深入分析了端面电子散射与光子散射的整个过程，给出了电流增益、噪声因子与其开口面 积比之间的定量关系，从理论上阐明了增
2、大开口面 积比对提高其电流增益和信噪比性能的影响。通过对散射噪声形成过程的分析，证明了开口面 积比对散射噪声的影响很大，若增大开口面积比，既可减少散射噪声，又可增大信号光电子进入通道的数量，使信号 输出电流增大，可大大提高信噪比和对比度。本文 对将孔径的扩大为（保持其它参数不变）进行了仿真，得出了最大腐蚀直径和最小腐蚀深度。 确定了采用化学腐蚀的方法对进行扩口，阐述了扩口原理和工艺步骤，在 扩口工艺的研究上已经取得了突破性进展。 研究了扩口检测方法与评价技术，构建了扩口的平面检测与 评价系统和三维立体检测系统。三维立体检测采用激光共焦扫描显微镜对样 品进行检测，并对检测结果进行数字图像处理，
3、给出的三维立体图和端面光洁度及每幅纵向 扫描图的通道孔径（或开口面积比）图，从而确定扩口的形状和尺寸。平面检测系统则包括硬件和软件两部分，硬件由生物光学显微镜、摄像头、图像采集卡和 计算机构成，集图像观察、采集、显示予一体。软件是专门针对 图像特点 设计的，通过图像中孔与铅玻璃的亮度不同，实现孔和通道边界的识别，最 终达到计算孔径的目的。 对实施了扩，并对其进行了测试， 结果表明的信噪比有了 较大提高。 用扩口制成像管， 该像管的增益提高了约。关键词：微光夜视系统，像增强器，微通道板，噪声因子，散射噪声南京理工大学博士学位论文”扩口工艺的理论实验与测试技术研究 。 ， ， （） 姚 ， 圮 ，
4、 ， ， ， ， ， 岫 咖 。 ， ， ， ， ： ， ， ， ， 声明 本学位论文是我在 导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以 标注和致 谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名： 乡啪年月舀 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程
5、序处理。 ，研究生签名：煎堕啪年丫月嘭日南京理工大学博学位论文 扩口工艺的理论、实验与测试技术研究 绪 论 微通道板（）是一个含有许多小孔（通道）且表面涂有金属膜的小玻璃盘，它的通道壁具有二次电子发射特性，当一个 电子击中通道壁时，会 发射出额外的电子。微通道板通常有万个通道，通道的数目在很大程度上决定了它的分辨率。微通道板的引入，使代、代像增强器有了革命性的变化。微通道板为像增强器提供了较强的光放大能力，使图像更清晰，且消除了第代像管的失真现象。 本论文的主要研究内容是：通过对微通道板噪声特性和其端面的电子、光子散射理论的研究，分析噪声的来源，研究端面电子、光子散射机理；提出降低噪声、提高其
6、分辨率的有效措施，并探讨扩大开口面积比的工艺实现方法，为国内生产扩口的提供生产理论指导和工艺实践方法，建立一套便于操作的微通道板扩口检测系统，对扩口过程进行实时检测，并给出准确检测结果。 在这一章主要介绍本论文所研究问题的背景、国内外研究现状、需解决的问题以及解决这些问题的实际意义；说明解决问题的难点所在，提出解决问题的思路和方法；最后，简要介绍了本人所作的实际工作和取得的研究成果。 引言 微通道板是代、代以及目前发展的代像增强器中的关键部件，其噪声是像增强器的主要噪声源，而像增强器噪声一直是困扰我国像增强器成品率不高以及微光成像系统探测距离较短的主要问题，而其中的性能偏低一直影响着我国产品在
7、国际市场上的竞争力，例如北方夜视技术股份有限公司南京分公司是亚洲生产微通道板的第二大厂家，但由于噪声问题，该厂生产的孔径的 销售价格一直偏低。因此开展新型先进技术微通道板研究对降低噪声，研制出低噪声、高分辨率的具有实际指导意义。 无的代像管 “”是通过高加速电场把光电阴极传来的电子图像信号加速打到荧光屏上，使之转换成一幅可视的光图像。这种管子增益低，需将多 级级联起来方可使用，但代管却有很高的信噪比。为了提高增益，代像管在光缫跫 陀馄林 洳迦胛腊澹停茫校 庵郑停茫惺瓜裨銮科鞯脑鲆娲蟠筇岣吡耍 淇占浞直媛屎托旁氡热聪陆盗耍 佣 瓜窆艿男阅芟陆担 捎眯】祝停茫屑际蹩墒瓜窆艿姆直媛侍岣撸 荒芴岣咝旁
8、氡龋 虼耍桑纱 散虼 窆艿男旁氡鹊陀冢齑窆堋?代像管的噪声主要由于的引入而 产生的，主要来自以下两方亟：一方面是由于的质量引起的噪声，包括：（）输入端非开：部分使输入信号镣论 博十学位论文辐射到阴极上产生的某些光电流损失而产生的噪声；（）通道二次电子倍增过程导致输出脉冲中二次电子数目涨落而产生的噪声；（）通道壁玻璃表面放电引起的离子反馈以及表面 电极不均匀而产生的场致发射引起的噪声：（）输入端非开口部分上光电子反射及光电子打在非开口输入端处而产生二次电子发射所造成的散射噪声另一方面，碱金属对表面的 污染脚，】，也降低了表面的逸出功，增强了输入表面的二次电子发射能力，也使的散射噪声增大。总之若能减小代、代、代像增强器中的关键部件的噪声便可有效提高带有的高增益的代、代像管的信噪比。 代像管内的光子散射和电子散射是引起其背景噪声的重要因素【蚰”。光子散射是
