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  • 尼康顯微鏡接近聚焦影像增強的原理及應用

    2016-04-12技術資料

     圖像增強器開發增強夜視軍事用途,通常稱為晶片管近聚焦像增強器。他們有一個扁平的光電陰極的微通道板的輸入端的一個小間隙分開(MCP)電子倍增器和MCP的反面磷光輸出屏幕。

    操作指南,使用增益滑塊調整對電荷耦合器件表面電子數。光子(黃球)進入窗口導致電子的生產(紅色球)的光電陰極,然后直接進入MCP,在那里它們通過光纖導光的CCD芯片上設有面對光波導光電二極管的表面的大門。

    大量的電壓是目前在小的差距的光陰,磷光輸出屏幕,和MCP,需要的設備精心施工保證他們不受污染,可以保持較高的內部空間。近聚焦像增強器無幾何失真或遮陽由于光電子遵循短,直接路徑之間的陰極,輸出屏幕,和MCP而不是聚焦電極。輸入和輸出窗通常是約18毫米直徑,組成的一個多堿或堿光電陰極(二代像增強器)或砷化鎵光電陰極(三代和四代像增強器)和P20輸出磷光體。約10000的這些設備的平均總光子增益,這是根據以下公式計算

    Gain = QE x G(mcp) x V(p) x E(p)

    在哪兒量化寬松政策是光電陰極的量子效率(0.1至0.5電子/光子),G(MCP)是微通道板增益(平均500-1000),V(P)是MCP和輸出磷光體之間的電壓(約2500至5000伏特),和E(P)是電子的光的熒光體轉換效率(0.08-0.2光子/電子)。當電壓降的MCP和輸出熒光下降到低于2500伏之間,熒光變得反應遲鈍。

    在這些設備的新一代光電陰極,而類似于光電倍增管,具有更高的量子效率(百分之50)在光譜的藍端。微通道板的增益是可調的超過約80000的典型的最大范圍寬(檢測到的光子在輸入導線從熒光屏的脈沖80000光子)。熒光體與眼睛的光譜靈敏度和往往是不理想的一個CCD。的增強型CCD分辨率取決于像增強器和CCD,但通常是由增強器微通道板幾何有限的單獨的CCD百分之75。圖像增強器的最新一代(表示藍加三代或第四代;圖9)采用較小的微通道(6微米直徑)和更好的包裝幾何比以前的模型的分辨率和鐵絲網固定模式噪聲消除困擾早期的設備得到大幅提高。

    圖像增強器相比慢掃描CCD相機很難獲得超過256倍的強度范圍內有一個減少的intrascene動態范圍(8位)從一個CCD相機增強。像增強器增益可以迅速地改變以適應場景中的亮度變化,從而增加插入鏡頭的動態范圍。事實上,由于圖像增強器可快速門控(關閉或在幾納秒),相對明亮的對象可以被可視化通過減少在“開”的時間。一個門控加劇CCD相機,可變增益是市售的12個數量級的動態范圍。門控加劇CCD相機,是最需要的時間分辨熒光顯微鏡的應用由于探測器必須打開納秒或獲得快速調制同步光源下。

    從光電陰極的熱噪聲以及從微通道板電子倍增噪聲降低信噪比的CCD相機強化低于慢掃描CCD。這些組件的光子通量的統計性質產生的噪聲的貢獻取決于該裝置和陰極溫度的增益。一般來說,減少對強化階段的增益來限制噪聲雖然加劇CCD相機可帶一個冷陰極。

    加劇CCD相機有一個非常快的響應時間由輸出磷光體的CCD相機定常讀出來的公司是在圖像采集中最慢的一步。由于低光通量的熒光染料結合或活細胞內的CCD相機所產生的強化,經常被用來研究動態事件和離子敏感的熒光比例成像。同時或幾乎同時采集在不同的激發或發射波長的兩個圖像是比所需的CCD相機成像和強化有必要的速度和靈敏度。

     

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