CCD、CMOS相機(jī)常備用來拍攝發(fā)光影像。然而受到效率、噪聲的限制，在微弱光環(huán)境下，普通相機(jī)很難實現(xiàn)有效的成像，這些場景包括：

 - 微光夜視，即環(huán)境光照很低的場合；

 - 微弱發(fā)光，如單顆粒發(fā)光、單粒子探測、生物自熒光等；

 - 高速成像，因為曝光時間很短而導(dǎo)致信號微弱

 ......那么；是否有辦法將影像增強(qiáng)呢？

如何利用像增強(qiáng)器解決微弱信號探測？

像增強(qiáng)器可以有效增強(qiáng)影像，并可以實現(xiàn)單光子計數(shù)探測。

簡述像增強(qiáng)器的用途：

1．顧名思義，像增強(qiáng)器能實現(xiàn)光放大，可提供高達(dá)10^3 - 10^7的光增益，實現(xiàn)微光環(huán)境成像、高速成像、單個粒子探測等微弱信號探測的功能；

但本君絕不僅僅是增強(qiáng)光信號而已，還可以實現(xiàn)：
2．選通（超高速快門）功能，可達(dá)納秒量級甚至更低；
3．結(jié)合閃爍體用于探測X-Ray，帶電粒子以及中性粒子等。

同時值得一提的是，在增強(qiáng)信號的同時，本君少產(chǎn)生干擾，在厘米量級的靶面上，暗計數(shù)每秒不超過10個！

像增強(qiáng)器的構(gòu)造：

此部分我們介紹像增強(qiáng)器的構(gòu)造，器件中各個部分的功能，像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)決定了其可以對微弱信號進(jìn)行檢測。

簡單來講像增強(qiáng)器由陰、微通道板、熒光屏構(gòu)成，下面一一為您剖析：

1）光電陰：

像增強(qiáng)器的陰的作用是將光子轉(zhuǎn)換成電子，陰材料可以是金屬或半導(dǎo)體。通常二代像增強(qiáng)器采用雙堿或多堿光電陰，對紫外-可見光較為敏感（日盲型僅對紫外敏感）。描述光電陰的主要參數(shù)包括量子效率，峰值響應(yīng)波長，暗電流等。

2）微通道板：

像增強(qiáng)器的的增強(qiáng)功能是通過微通道板(MCP)實現(xiàn)的，微通道板是陣列式微細(xì)玻璃管，玻璃管的直徑可以小到幾個微米，內(nèi)壁鍍有二次電子發(fā)射材料。當(dāng)微通道板被加上高壓后，電子碰撞內(nèi)壁會進(jìn)行倍增，形成雪崩式反應(yīng)，實現(xiàn)信號的放大。像增強(qiáng)器根據(jù)增益的要求不同，分為單MCP，雙MCP和三MCP，增益也從10^3 ～10^7不等，在單光子成像的成像系統(tǒng)中，采用雙MCP，由于具有高的增益，會很好的剔除模擬噪聲。

通常情況下對MCP進(jìn)行描述有如下四個性能: 長徑比，同等情況下，長徑比大的MCP增益能力強(qiáng)；開口面積比，這個參數(shù)決定了MCP的探測效率；增益，MCP通過加上高壓實現(xiàn)雪崩放大，電壓越高增益越強(qiáng)，但是高壓是有限制的，通常情況下這個高壓不能超過1000V；均勻性，MCP的均勻性一定程度上決定了像增強(qiáng)器的均勻性。

3）熒光屏：

像增強(qiáng)器的熒光屏是將電子再次轉(zhuǎn)換成光信號的器件，熒光屏上加有5000-6000V的高壓，可以將一個電子轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成多個光子。熒光屏要求屏層強(qiáng)度和導(dǎo)通性良好，以免被靜電擊穿鋁膜層，表面質(zhì)量優(yōu)良以免產(chǎn)生針尖放電，發(fā)光效率良好，MTF曲線優(yōu)良。

描述熒光屏4個主要參數(shù)：空間分辨率，高的空間分辨率才會讓圖像效果更好；電子轉(zhuǎn)換效率，熒光屏根據(jù)材質(zhì)的不同光子的轉(zhuǎn)換效率可以為55-320個光子不等；發(fā)光光譜，熒光品的發(fā)光光譜主要集中于400nm - 550nm之間；湮滅壽命，熒光屏的熒光湮滅壽命根據(jù)實驗重頻要求來選擇，不同熒光材料的湮滅壽命在ns～ms量級。

選通功能

光電子從陰到達(dá)MCP需要一個正電壓（通常為200V左右）導(dǎo)引及加速，而如果施加一個負(fù)電壓（約-50V），電子無法抵達(dá)MCP，像增強(qiáng)器無輸出，為關(guān)斷狀態(tài)。因此可以通過對光電陰-MCP之間的電壓施加脈沖電壓來實現(xiàn)超快的快門，實現(xiàn)低至納秒的選通；

MCP本身如果采用脈沖高壓來驅(qū)動，也可實現(xiàn)選通，MCP的選通時間一般比像增強(qiáng)器略慢。

附件及拓展功能：

像增強(qiáng)器工作時需要高壓電源提供增益電壓；選通（門控）功能需要門控脈沖發(fā)生器。這些器件現(xiàn)在都可以做成很小的模塊，甚至集成在像增強(qiáng)器外周。

同時本君還具備相當(dāng)靈活的變身功能：輸入面加閃爍體可以實現(xiàn)高能光子、粒子成像；無光電陰的像增強(qiáng)器可以直接用于探測電子，離子，X射線等能量較高的粒子。

Photek公司強(qiáng)大研發(fā)背景：

Photek 公司成立于1991年，由英國Bristol University從事空間光電探測器研發(fā)的科學(xué)家創(chuàng)建，公司位于英國East Sussex郡，該地曾是英國的顯像管生產(chǎn)中心。基于完善的電真空器件生產(chǎn)測試設(shè)備、人才和經(jīng)驗，Photek提供基于真空光電技術(shù)的光電探測器，包括像增強(qiáng)器、超快光電倍增管、真空粒子探測器、條紋管，配套的高壓、快電子學(xué)設(shè)備，以及單光子計數(shù)相機(jī)、微光探測相機(jī)等。Photek具備光電陰蒸鍍、熒光粉蒸鍍、陶瓷/玻璃/金屬超高真空密封等設(shè)計和制造工藝，具備高壓電源、納秒高壓高速脈沖發(fā)生器、數(shù)字控制電路與軟件開發(fā)、光學(xué)設(shè)計以及成像評價測試的完整研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)檢體系。Photek 專長于大面積、高速光電探測器以及先進(jìn)光子計數(shù)探測器，并在特種探測器（如宇航級探測器、軍標(biāo)探測器）領(lǐng)域有豐富的實際經(jīng)驗。