1、2.5 光纤面板与微通道板2.5.1 光纤面板的结构与传光原理光纤面板的结构与传光原理光学纤维面板光纤面板对像管的贡献传像原理锥形光学面板和扭像器光纤面板的制作工艺光纤面板为像增强器带来了如下优点:增加了传递图像的传光效率提供了可采用准同心球对称电子光学系统的可能性，从而改善了像质可制成锥形光学纤维面板或光学纤维扭像器，从而实现改变放大率或倒像的传像作用光学纤维面板光纤面板对像管的贡献=1=2光学纤维面板n2n1传像原理:全反射原理n1n2i3nn1nn02sin2sin31sinisin1以一根光线的入射过程做分析：设光纤外的空气折射率为n0，芯料折射率为n1，皮料折射率为n2。空气端面入射
2、角为i，芯料端面内的折射角为1，从芯料向皮料侧壁入射角为2，皮料由此产生的折射角为3。根据全反射条件，临界入射角的表达式：3=90 sin2=sin1=1 =1=2光学纤维面板n2n1i21n1nn1nn0sin2sin3sinisin1传像原理:全反射原理根据全反射条件，临界入射角的表达式：3n23=90 sin2=2 n2 n1 n2 n2 n1 n2=1=2光学纤维面板n2n1n2i21n13nn1nn0sin2sin3sinisin1根据几何关系和折射定律，可以得到由三种折射率限定的入射角的正弦值范围传像原理:全反射原理根据全反射条件，临界入射角的表达式：2n1n01n0sini=21
3、 =n1 3=90 sin2=2sin1=1 n1 sin1=1 n2 n1 n2=1=21sini=n 0 n n nn1 2 0 1 2 2 2 2 2 n +n光学纤维面板n2n13=90 sin2=传像原理:全反射原理n1n2i3nn1nn02sin2sin31sinisin1只要选择光导纤维的芯料和皮料的折射率满足如上不等式，即可具有理想传像功能。根据全反射条件，临界入射角的表达式：2n1n01n0sini=21 =n1 2 n2 n1 1 2 2 2 2n0 n1 n2n1 0 2锥形光学面板和扭像器:锥形光导纤维:其主要区别于普通光纤面板的就是放大率不等于1。光学纤维扭像器：其输
4、入像与输出像正好成倒像关系。皮料玻璃一次化料二次化料机械拉管退火刻槽清洗芯料玻璃熔炼制棒退火研磨、抛光刻槽清洗实体边玻璃熔炼制棒退火研磨、抛光刻槽清洗拉单丝排复丝棒拉复丝选复丝排板(排屏)压板切片滚圆倒边磨、抛清洗检验光纤面板制作工艺2.5 光纤面板与微通道板2.5.2 微通道板的结构与增益原理微通道板的结构与增益原理微通道板的构成及制备过程通道内的二次电子发射输出电流密度的饱和效应离子反馈VsVm1Vm2VcVa微通道板的结构和增益原理看一个视频微通道板(MCP)的构成微通道板是一块通道内壁具有良好二次电子发射性能的微细空心通道玻璃纤维板。基本数据：通道孔径约545m；端面开口比约55%80
5、%；通道长度与孔径比的典型值为40。微通道板两端镀有镍层，形成输入输出电极；微通道通常不垂直于断面，具有715度倾角；通道内的表层具有半导电和较高的二次电子发射特性；有时在微通道板输入端镀上约厚13nm的三氧化二铝膜，用于防通道内的离子反馈，保护像管的光阴极，避免其受离子冲击。皮料玻璃一次化料二次化料机械拉管退火刻槽清洗芯料玻璃熔炼制棒退火研磨、抛光刻槽清洗实体边玻璃熔炼制棒退火研磨、抛光刻槽清洗拉单丝排复丝棒拉复丝选复丝排板(排屏)压板切片滚圆倒边磨、抛清洗检验清洗腐蚀清洗烘干氢还原镀电极检验测试包装与制管工艺兼容性试验微通道板的制备过程微通道板的制备过程标准MCP(左)和扩口的高性能MCP
6、(右)的SEM图微通道板的构成及制备过程通道内的二次电子发射输出电流密度的饱和效应离子反馈VsVm1Vm2VcVa微通道板的结构和增益原理二次电子发射：当高速电子入射到固体表层，连续与体内电子碰撞使电子受激而逸出表面的过程称为二次电子发射。其出射的电子数与入射电子数之比定义为二次电子发射系数(或二次电子倍增系数)二次电子发射系数是入射电子加速电位和入射角的函数通道内的二次电子发射微通道板入射端对着光电阴极，位于电子光学系统像面上，出口端对着荧光屏；入射电子在通道内连续倍增，直至从通道出口端出射为止；通道板的各通道彼此隔离，因此它可以将二维分布的电子流对应地增强，从而实现电子图像增强。通道内的二
7、次电子发射微通道板的构成通道内的二次电子发射输出电流密度的饱和效应离子反馈VsVm1Vm2VcVa微通道板的结构和增益原理输入电流密度增大到一定程度后，输出电流不再随输入电流增加而增加，这一最大的输出电流密度称为微通道板的饱和电流密度。饱和效应可以自行恢复 且只限于每个通道而不影响临近通道。微通道板的自饱和效应使像管具有防强光特性，保护荧光屏不致于灼伤损坏。自饱和效应的原因 连续工作时的通道壁电阻效应 脉冲工作时的通道壁充电效应 空间电荷效应输出电流密度的饱和效应微通道板的构成 通道内的二次电子发射 输出电流密度的饱和效应 离子反馈VsVm1Vm2VcVa微通道板的结构和增益原理像管内残余的气
8、体分子在微通道板的输出端会受到密集的二次电子碰撞而电离，所产生的正电子在电场的作用下会轰击像管的光阴极，从而产生电子发射在荧光屏形成亮斑，称为离子斑。它一方面破坏了微通道板的线性工作特性，同时也降低了阴极的寿命，因此必须避免离子反馈。离子反馈消除或减少离子反馈的措施有如下几种：提高像管的真空度及设置吸气剂；采用倾斜通道或弯曲通道的微通道板，使离子不能穿出通道；在微通道板输入端蒸镀上一层3nm的三氧化二铝薄膜，覆盖住所有通道入口，该膜层可以阻止正离子穿过，而质量小速度高的电子并不被阻挡;在像管的阳极区设置离子收集电极。这一电极至于微通道板输入端外缘，其电位低于输入电极的电位，可以收集正离子。离子反馈
