尼康显微镜接近聚焦影像增强的原理及应用

2016-04-12技术资料

 图像增强器开发增强夜视军事用途,通常称为晶片管近聚焦像增强器。他们有一个扁平的光电阴极的微通道板的输入端的一个小间隙分开(MCP)电子倍增器和MCP的反面磷光输出屏幕。

操作指南,使用增益滑块调整对电荷耦合器件表面电子数。光子(黄球)进入窗口导致电子的生产(红色球)的光电阴极,然后直接进入MCP,在那里它们通过光纤导光的CCD芯片上设有面对光波导光电二极管的表面的大门。

大量的电压是目前在小的差距的光阴,磷光输出屏幕,和MCP,需要的设备精心施工保证他们不受污染,可以保持较高的内部空间。近聚焦像增强器无几何失真或遮阳由于光电子遵循短,直接路径之间的阴极,输出屏幕,和MCP而不是聚焦电极。输入和输出窗通常是约18毫米直径,组成的一个多碱或碱光电阴极(二代像增强器)或砷化镓光电阴极(三代和四代像增强器)和P20输出磷光体。约10000的这些设备的平均总光子增益,这是根据以下公式计算

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

在哪儿量化宽松政策是光电阴极的量子效率(0.1至0.5电子/光子),G(MCP)是微通道板增益(平均500-1000),V(P)是MCP和输出磷光体之间的电压(约2500至5000伏特),和E(P)是电子的光的荧光体转换效率(0.08-0.2光子/电子)。当电压降的MCP和输出荧光下降到低于2500伏之间,荧光变得反应迟钝。

在这些设备的新一代光电阴极,而类似于光电倍增管,具有更高的量子效率(百分之50)在光谱的蓝端。微通道板的增益是可调的超过约80000的典型的最大范围宽(检测到的光子在输入导线从荧光屏的脉冲80000光子)。荧光体与眼睛的光谱灵敏度和往往是不理想的一个CCD。的增强型CCD分辨率取决于像增强器和CCD,但通常是由增强器微通道板几何有限的单独的CCD百分之75。图像增强器的最新一代(表示蓝加三代或第四代;图9)采用较小的微通道(6微米直径)和更好的包装几何比以前的模型的分辨率和铁丝网固定模式噪声消除困扰早期的设备得到大幅提高。

图像增强器相比慢扫描CCD相机很难获得超过256倍的强度范围内有一个减少的intrascene动态范围(8位)从一个CCD相机增强。像增强器增益可以迅速地改变以适应场景中的亮度变化,从而增加插入镜头的动态范围。事实上,由于图像增强器可快速门控(关闭或在几纳秒),相对明亮的对象可以被可视化通过减少在“开”的时间。一个门控加剧CCD相机,可变增益是市售的12个数量级的动态范围。门控加剧CCD相机,是最需要的时间分辨荧光显微镜的应用由于探测器必须打开纳秒或获得快速调制同步光源下。

从光电阴极的热噪声以及从微通道板电子倍增噪声降低信噪比的CCD相机强化低于慢扫描CCD。这些组件的光子通量的统计性质产生的噪声的贡献取决于该装置和阴极温度的增益。一般来说,减少对强化阶段的增益来限制噪声虽然加剧CCD相机可带一个冷阴极。

加剧CCD相机有一个非常快的响应时间由输出磷光体的CCD相机定常读出来的公司是在图像采集中最慢的一步。由于低光通量的荧光染料结合或活细胞内的CCD相机所产生的强化,经常被用来研究动态事件和离子敏感的荧光比例成像。同时或几乎同时采集在不同的激发或发射波长的两个图像是比所需的CCD相机成像和强化有必要的速度和灵敏度。