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奧林巴斯顯微鏡成像,接近為中心的影像增強器

2013-12-24  發布者:admin 

 圖像增強器被開發用於軍事用途,以提升AG亚游集团的夜視和經常被稱為晶圓管接近為重點增強器 。 它們具有平坦的陰極通過一個微通道板(MCP)電子倍增器和MCP上的相反側的磷光輸出畫麵的輸入側的小間隙隔開。

大量的電壓是跨越這需要精心施工的設備,以確保他們不被汙染並能保持較高的內部真空的光陰,磷光輸出畫麵,和MCP之間的小間隙存在。 近程聚焦增強器不受幾何失真或陰影,因為光電子按照陰極,輸出畫麵,並在MCP,而不是被聚焦電極間的短路,直接路徑。 輸入和輸出窗口通常約18毫米直徑和包括一項多堿或雙堿光電陰極(第二代增強器)或砷化镓光電陰極(第三代和第四代的設備)和P20輸出磷光體。 這些裝置的平均總光子增益約10,000,這是根據以下等式計算

增益= QE×G(MCP)×V(P)×E(P)

其中QE是光電陰極的量子效率(0.1至0.5電子/光子),G(MCP)是微通道板的增益(500-1000之間,平均),V(p)是MCP和輸出磷光材料之間的電壓(大約2500 -5000伏)和E(p)是熒光體(0.08-0.2光子/電子)的電子-光轉換效率。 當MCP和熒光輸出之間的電壓降減小到低於2500伏,熒光粉變得反應遲鈍。

在最新一代的這些器件的光電陰極,而相似於光電倍增管,具有更高的量子效率(高達50%)在光譜的藍綠色端。 微通道板的增益是可調的在寬範圍內具有典型的最大大約80000的(一個在輸入端檢測到的光子導致的80000光子從熒光屏的脈衝)。 熒光體相匹配的眼的光譜靈敏度和往往是不理想的CCD。 一個增強型CCD的分辨率取決於兩個增強器和CCD,但通常是由增強器微通道板的幾何形狀不限於,單CCD的約75%。 最新一代的圖像增強器(藍色表示加第三代或有時第四代,圖2)采用較小的微通道(6微米直徑)和更好的包裝形狀比以前的型號,並且將得到大幅提高分辨率消除雞的困擾早期設備的電線固定模式噪聲。 該寬的光譜靈敏度和高量子效率的“高的藍色”GaAs和磷砷化镓(砷化镓)光電陰極(圖2)是非常適合於熒光或低光級顯微鏡應用。

圖像增強器具有減小intrascene動態範圍相比,慢掃描CCD相機,它是很難從一個增強型CCD相機獲得超過256倍的強度範圍(8位)。 放大器的增益可迅速且可再現地改變,以適應變化的場景的亮度,由此增加了interscene動態範圍。 的確,由於圖像增強器可以迅速地門控(在幾納秒打開或關閉),相對較亮的對象可以通過在減少被可視化的“開啟”時間。 阿門控,可變增益增強型CCD相機市售同數量級的動態範圍內的12階。 門控,增強型CCD攝像機所需要的大部分時間分辨熒光顯微鏡的應用,因為探測器必須打開和關閉以納秒或它的增益在同步與光源迅速調製。

從光電麵以及從所述微通道板的電子倍增噪聲熱噪聲降低信號與噪聲的比值在一個增強型CCD相機到低於一個慢掃描CCD。 這些組件由光子通量的統計特性造成的噪音的貢獻取決於該裝置的增益和光電陰極的溫度。通常,減少的激化級的增益的是用來限製噪聲雖然增強型CCD攝像機可與一冷卻的光電陰極。

增強型CCD相機具有非常快的響應限於由輸出磷光體和常CCD攝象機的時間常數讀出的是在圖像采集最慢的步驟。 由於低光束從綁定到或活細胞內的熒光染料發出的,增強型CCD攝像機經常用來研究動態事件以及對離子敏感的熒光比例成像。 需要同時或幾乎同時采集兩個圖像在不同的激發或發射波長比成像和增強型CCD相機具備必要的速度和靈敏度。

兩種最流行的方法,用於中繼的圖像增強器的輸出到一個視頻速率攝像頭(光導攝象管或CCD)是使用的光中繼透鏡耦合或者光纖耦合。 中繼透鏡被設計成從所述增壓器輸出窗口以最小的幾何失真或球麵像差和項目盡可能多的圖像盡可能到視頻攝像裝置的捕獲光。 中繼透鏡的效率由下式給出

效率= T / [4023 2(1 + M 2)]

其中T是透鏡傳輸(約0.9)  ,M是放大率(0.5倍和2倍之間的範圍內),而f是透鏡的f值(1.0〜2.8)。一個理想的1點01中繼透鏡,100%的透射和1.0的F數將得到的僅約12%的最大傳輸效率。 當視頻傳感器(CCD陣列大小)的輸入窗口比增強器輸出窗口變小,中繼透鏡需要demagnify的圖像相匹配的傳感器的格式。 根據上麵給出的效率方程耦合效率增加比例與縮小倍率。 如果增強器具有足夠的增益和輸出亮度,在中繼透鏡的損失可能沒有不利的整體性能的影響。 光中繼透鏡的工作以及與第二代變頻管和一些第三代(或第四代)管連接到Newvicon管或CCD探測器,因為高增益和這些增強器的屏幕高亮度有助抵銷的中繼透鏡的低效率。

用於耦合近程聚焦圖像增強器,以在CCD傳感器的最佳方法是通過一個光纖錐(圖1)。 這種方法實現了40%和80%相匹配的格式之間的耦合效率,但需要在粘結光纖錐度到兩個設備具有高度的技巧。 最大效率和最小的固定模式噪聲,當在CCD前窗被除去達到和光纖錐進行加工,直接以適應到二極管陣列的表麵上。 分辨率高,無瑕疵的圖像需要有一個小的纖維直徑(2和3微米之間),極少數缺失或損壞的纖維和低的固定模式噪聲精密的質量錐度。

采用光中繼透鏡允許攝像機,CCD和/或增強管的方便的交換,並提供了敏感的視頻攝像機輸入的電隔離的高電壓和高頻率的電氣幹擾存在於所述圖像增強器的輸出。 接合光纖錐到CCD表麵是相對固定的,並且在CCD失敗可導致昂貴的圖像增強器和光纖錐的損失。 為了緩解這一問題,改進非常任理事國,光學匹配,矽粘接材料使人們有可能拆卸光纖耦合係統沒有破壞。



滬公網安備 31011202003519號