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基于真空除气的微通道板噪声抑制技术研究

作　者: 聂晶
导　师: 杭凌侠; 石峰
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 像增强器 微通道板 真空除气 热处理 电子清刷 噪声
分类号: TN223
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要


微光像增强器作为一种在低照度下对目标的探测和识别的电真空器件,其噪声特性直接制约者它的观察效果和视距,是影响其成像效果的重要因素。作为微光像增强器核心部件之一的微通道板(Micro channel Plate,简称MCP),在放大输入信号的同时,也放大并产生噪声,理论普遍认为它是整个像增强器的主要噪声源。降低MCP的噪声因子,可以有效的提高微光像增强器的信噪比,进而提高低照度下像增强器对景物的目标探测、识别能力,非常必要。本文在现有高性能MCP研究成果的基础上,通过MCP二次电子发射理论、MCP材料的组成和MCP通道内壁的微观形貌,对MCP固定图案噪声、电子散射噪声、离子反馈噪声和散射噪声等噪声产生的机理进行了较深入的理论分析。并根据真空热脱附和电子诱导脱附理论,对MCP真空除气的机理及MCP内气体对其噪声的影响进行了分析研究。利用扩散模型对MCP真空热处理进行理论模拟。通过研究指出了MCP内的残余气体是影响MCP噪声因子的主要因素,且通过真空热处理和电子清刷可以有效的去除MCP表面及体内的残余气体,降低其噪声。使用超高真空测量装置和MCP综合测试台分别进行了真空热处理过程中MCP残余气体的测量分析和真空电子清刷除气实验,并利用MCP噪声因子测试仪,对实验各阶段MCP的噪声因子进行了测试,全面分析研究了不同工艺真空除气对MCP噪声因子的影响。根据大量的实验结果,并综合考虑工艺周期等因素,最终确定了MCP真空热处理及预电子清刷的工艺参数,提出了合适的真空除气工艺,使得MCP内残余气体减少,MCP噪声因子较除气前降低了21%。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景  8-11
    1.1.1 像增强器噪声的来源分析  8-10
    1.1.2 MCP噪声性能研究概况  10-11
  1.2 本文的主要工作  11-13
2 MCP基本原理  13-18
  2.1 MCP的结构及工作原理  13-15
  2.2 MCP的评价参数  15-17
    2.2.1 MCP的分辨力、通道孔径与开口面积比  15
    2.2.2 二次电子发射系数6  15-16
    2.2.3 MCP的增益  16-17
    2.2.4 MCP的信噪比(SNR)  17
    2.2.5 MCP的工作寿命  17
  2.3 本章小结  17-18
3 MCP噪声及产生机理分析  18-30
  3.1 引言  18
  3.2 固定图案噪声的定义及产生机理  18-19
  3.3 电子散射噪声的定义及产生机理  19-22
  3.4 离子反馈噪声的定义及产生机理  22-25
  3.5 随机噪声的定义及产生机理  25-29
  3.6 本章小结  29-30
4 真空除气抑制MCP噪声的机理研究  30-45
  4.1 引言  30
  4.2 气体的吸附与脱附  30-33
    4.2.1 气体的吸附  30
    4.2.2 固体材料内部和表面气体的行为  30-32
    4.2.3 气体的脱附  32-33
  4.3 真空热处理除气机理分析  33-35
  4.4 真空电子清刷除气机理分析  35-37
  4.5 真空除气对抑制MCP噪声的机理分析  37-44
    4.5.1 MCP真空热处理除气的机理分析  37-39
    4.5.2 MCP热处理除气理论模拟  39-41
    4.5.3 MCP真空电子清刷除气的机理分析  41-43
    4.5.4 真空除气抑制MCP噪声的机理分析  43-44
  4.6 本章小结  44-45
5 MCP噪声因子评测方法研究  45-53
  5.1 引言  45
  5.2 MCP噪声因子的测试方法  45-48
  5.3 噪声因子测试仪简介  48-49
  5.4 不同工作条件下MCP的噪声性能分析  49-52
    5.4.1 输入电子能量对MCP噪声特性的影响  49-50
    5.4.2 MCP工作电压对MCP噪声特性的影响  50-52
  5.5 本章小结  52-53
6 真空除气对MCP噪声抑制效果评价  53-66
  6.1 真空热处理对MCP噪声抑制效果评价  53-60
    6.1.1 真空热处理实验测量装置结构  53-54
    6.1.2 实验测量及结果  54-59
    6.1.3 实验结果分析  59-60
  6.2 真空电子清刷对MCP噪声抑制效果评价  60-65
    6.2.1 电子清刷除气实验装置  60-62
    6.2.2 实验测量及结果  62-65
    6.2.3 实验结果分析  65
  6.3 本章小结  65-66
7 总结与展望  66-68
  7.1 本文总结  66
  7.2 后续研究工作展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 夜视技术、夜视仪 > 微光技术、微光夜视仪
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