Vakuumröhrenbasierter Image Intensifier

Alle angesprochenen Komponenten haben eine wichtige Funktion und können, bzw. müssen an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Diese Details werden im Folgenden skizziert, aber gerne besprechen wir mit Ihnen ihre Anwendung und wählen mit Ihnen zusammen die beste Konfiguration aus.

Input-Fenster: Da die meisten Leuchtstoffe, die auf der Oberfläche von Photokathoden aufgebracht werden, sensitiv gegenüber unserer üblichen Atmosphäre sind, sind alle Bildverstärker Vakuumröhren, der Lichteinfall erfolgt über ein Fenster. Als Standard wird Quarzglas verwendet; um im kurzwelligeren UV-Bereich zu arbeiten, kann auch Magnesiumfluorid verwendet werden. Weitere Optionen sind verschiedene andere Gläser, wie Saphir, oder auch Faser-Einkopplungen.

Photokathoden: die Photokathode besteht aus einer dünnen Halbleiterschicht, in der die Photoelektronen erzeugt und beschleunigt werden. Die Spectral Response bestimmt die Wahl des Halbleiters, da die Erzeugung der Photoelektronen material- und wellenlängenabhängig ist.
In der Abbildung sind die Sensitivitätskurven der möglichen Photokathoden gezeigt:

Die Photokathoden tragen zu einem großen Teil zum Rauschen bei, da thermische Elektronen in Halbleitern stets parallel zum erwünschten Signal erzeugt werden (mit kleinerer Bandlücke und Emission im roten und infraroten Spektralbereich umso mehr). Diese sind von Photoelektronen nicht zu unterscheiden und führen zum Dunkelstrom des Bildverstärkers. Typische Werte für den Dunkelstrom/ Dark Noise sind in folgender Tabelle gegeben:

Multi-Channel Plates (MCPs):
Bei sehr schwachen Lichtverhältnissen oder sehr hohen Bildraten kann eine einzelne Verstärkungsstufe mitunter nicht ausreichen, um das erhaltene Signal ausreichend vom Rauschen zu unterscheiden. Wenn dem so ist, kann es von Vorteil sein, mehrere MCPs und damit mehrere Verstärkungsschritte einzubauen, um den Gain zu erhöhen.
Neben der Korngröße der Leuchtstoffschicht trägt die Struktur der einzelnen Kapillaren (Anordnung/Durchmesser) am meisten zur erreichbaren, räumlichen Auflösung bei:

Leuchtstoffe:
Die in der MCP beschleunigten und vervielfachten Elektronen treffen auf Leuchtstoffe, wodurch diese zu Lumineszenz angeregt werden und Elektronen wieder zu sichtbarem Licht umgewandelt werden. Die Lumineszenzprozesse der handelsüblichen Leuchtstoffe haben verschiedene Quantenausbeuten (Effizienzen) und auch verschiedene Abklingzeiten, was bei hohen Bildraten eine wichtige Größe ist. Wenn der Leuchtstoff im Bildverstärker zu lange angeregt bleibt (länger als das Zeitfester des Gatings oder der Belichtungszeit), kommt es zu sogenannten Ghost Images. Die folgende Tabelle zeigt die verschiedenen Optionen, die die Leuchtstoffe bieten:

Output: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Bild vom Leuchtstoffbildschirm zum Detektor oder einer anderen Weiterverwendung zubringen, ob konische Optiken (fiber taper), Faser (fiber optic) oder Glas, angepasst an die Anwendung.

Steuerung und Gating:
Mehr zur Steuerelektronik oder Gating-Optionen finden Sie unter „Zubehör“.

Die folgende Liste zeigt typische Anwendungsbeispiele. Damit lässt sich die Performance der Bildverstärker mit verschiedenen Photokathoden für unterschiedliche Einsatzbereiche abschätzen: