光電成像器件

光電成像器件（photoelectronic imaging devices）是基於光電效應對物體成像或進行圖像增強與轉換的器件。待成像物體發出的輻射因強度或波長範圍往往不適合人眼直接觀察，而需藉助像管、攝像管或固體成像器件。

光電成像器件是微光圖像探測器系列的總稱。它們的作用是光電轉換，增強原始輸入光子信號，進而提高圖像探測的效率和精度。

基本介紹

• 中文名：光電成像器件
• 外文名：photoelectronic imaging devices
• 特徵：微光圖像探測器系列的總稱

工作原理

像管包括各種變像管、像增強器和電子攝像管。這類器件一般由光電陰極、電子光學系統和螢光屏（或膠片）組成。人眼不便直接觀察的輻射圖像投射到光電陰極，因光電效應轉變為電子圖像，經電子光學系統傳送到螢光屏上，並轉換為強度和波長範圍都適合觀察或處理的圖像。
攝像管的基本結構包括光電陰極、靶面及掃描段。光電陰極上的光電子圖像投射到靶面上，變換為電荷潛像，掃描段通過電子槍與偏轉系統實現細電子束對靶面的掃描，並將上面的電荷潛像轉變為視頻信號。有的攝像管在光電陰極和靶面之間增設移像段，幫助光電子圖像的轉移。
20世紀70年代以來迅速發展起來的電荷耦合器件（CCD）是套用最廣的固體成像器件。結構是矽單晶襯底上生長一層厚度約100納米的二氧化矽，上面沉積金屬電極及輸入和輸出端。CCD的優點是將光電轉換及信號的存取集中在一個支撐件上，體積小巧，工作可靠，且具有大動態範圍、高靈敏度、低噪聲。帶像增強器的CCD（ICCD）器件及背照式CCD（EBCCD）等，更是實現了以小型化裝置對微弱光成像的功能。

具體器件

光電成像器件的作用是光電轉換﹐增強原始輸入光子信號，進而提高圖像探測的效率和精度。按工作原理和結構的不同分為：①像增強器；②電子照相機；③電視型探測器；④固體二極體陣列。電視型探測器用來將圖像信息轉換成視頻信號，記錄到磁帶上，或存儲於電子計算機中，或在接收機上再轉變成可見圖像。通常是對圖像上的每個點進行逐行掃描，按固定時間順序，對每個點取樣而完成轉換。

普通電視攝像管不能滿足天文觀測的高精度、低噪聲要求。二次電子導電式光導攝像管（SEC管），能在靶上積累二次電子長達好幾小時之久，而且存儲電荷圖像不發生變化，有效地克服掃描電子束的讀出噪聲。它的缺點是回響特性的非線性和動態範圍有限。但它同另一種矽增強靶光導攝像管一樣，都已有效地用於天文觀測。還有一種數位化圖像探測器系統，採用多級像增強器為前級，輸入光信號產生的效應大大增強後，再輸給電視攝像管。每個被探測的光子都能在攝像管靶面上產生包含幾十萬個電子的脈衝信號，足以超過掃描電子束的讀出噪聲而被識別出來。脈衝信號輸給專用數位訊號處理機和電子計算機進行實時處理。這種系統具有幾乎無限的存儲本領，不存在微光極限閾，並且具有線性回響和良好的穩定性，能對暗弱天體進行精密的測光研究。目前，已有幾種這類儀器的實用系統投入常規天文觀測。

固體二極體陣列是利用積體電路工藝技術研製的矽光電二極體陣列探測器。它與上述電真空器件相比，具有結構簡單、使用可靠、功率低、速度快、無畸變、無滯後、工作條件要求低、容易保養和多用途等優點。首先在天文上套用的集成矽二極體直線陣列，由兩條平行的矽二極體線列構成。每個二極體單元線度約25微米，非常適合作為天文光譜研究的探測器使用。在二維二極體陣列中，電荷耦合器件（CCD）和電荷注入器件（CID）已套用於天文觀測，並受到重視。