二代像增强器采用Na2KSb光电阴极, 三代像增强器却采用 GaAs光电阴极。由于GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度, 因此三代像增强器的性能远高于二代像增强器。在二代像增强器基础上发展的超二代像增强器, 阴极灵敏度有了很大提高, 因此性能也有很大提高, 同时大大缩短了与三代像增强器的性能差距。超二代像增强器属于 Na2KSb材料体系, 生产成本低, 与三代像增强器相比性价比较高, 所以欧洲的像增强器产商选择了超二代像增强器技术的发展路线。超二代与三代像增强器技术并行发展了 30多年, 两者性能均有大幅提高。超二代与三代像增强器的性能差距主要体现在极低照度(＜10－4 lx)条件下, 而在其它照度条件下, 性能基本相当。超二代像增强器的性能仍有提高的空间。增益方面, 在微通道板的通道内壁上制作高二次电子发射系数的材料膜层可以提高增益；信噪比方面, 采用光栅窗可提高阴极灵敏度, 从而提高信噪比；分辨力方面, 在微通道板输出端制作半导体膜层、采用高清荧光屏均可提高分辨力。阴极灵敏度是光电阴极的指标, 不是像增强器的整体性能指标。阴极灵敏度对像增强器整体性能的影响体现在增益、信噪比以及等效背景照度指标中。无论是超二代还是三代像增强器, 都区分不同的型号。不同型号的超二代或三代像增强器性能均不相同。超二代和三代像增强器的性能指标是在 A光源条件下测量的, 而 A光源光谱分布与实际应用环境中的光谱分布并不等同, 同时 Na2KSb和 GaAs光电阴极的光谱分布不相同, 所以超二代和三代像增强器的信噪比、分辨力等性能指标不具备可比性。

摘要：本文介绍了高性能超二代像增强器的技术特征及性能，并与普通超二代像增强器进行了比较，提出了进一步改进高性能超二代像增强器性能的技术途径。超二代像增强器是在二代像增强器基础上，采用新技术、新工艺和新材料而发展起来的，性能较二代像增强器有大幅提升。近年来，超二代像增强器由于使用了光栅窗，性能又有了进一步的提升。光栅窗的使用，增加了 Na2KSb 光电阴极膜层的吸收系数，使阴极灵敏度达到 1000?A?lm－1 以上，10－4 lx 照度条件下的分辨力达到 17 lp?mm－1 以上。可以预计，通过进一步优化和改进 Na2KSb光电阴极膜层的制作工艺，同时进一步优化光栅窗的结构，提高光栅窗的增强系数，那么 Na2KSb 光电阴极的灵敏度将会达到 1350～1800 ?A?lm－1，信噪比达到 35～40；通过 4 ?m小丝径 MCP 以及 3 ?m 光纤面板的应用，分辨力将会达到 81 lp?mm－1 以上。

增强相机结合了MCP 增强器和图像传感器这两个成熟的技术，便于对其各组件构成的优化及择优组合，获得单光子灵敏的探测能力，以及精确的空间和时间分辨能力，可在极微弱光条件下获得准确的位置和时间信息，成为一个可用于科学成像的理想的大面阵成像探测器，特别是可结合门控电源，获得超快的曝光时间，并使增强相机也可在较高的光照条件下工作，覆盖一个相当大的工作范围。本文描述了增强相机的构成及其各构成组件的工作特性，介绍了MCP 增强器各组件的择优组合和优化构成，结合一个门控电源对光阴极的超高速和高频率的选通，以及一个百万像素的图像传感器经光学耦合后的高速读出，科学增强相机可具有纳秒甚至亚纳秒的时间分辨力，并兼具模拟和光子计数两种模式的大动态范围成像能力，在光子计数模式，具有可达到单光子探测灵敏度，和10⁶count·s^－1·cm^－2数量级以上的最大计数率，以及10 μm（FWHM）的空间分辨的能力。

CMOS图像传感器（ CIS）相比于 CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本（ SWaP-C）的优势， CIS技术的最新进步，特别在低读出噪声和高灵敏度的突破，使其不仅达到了相当于 CCD图像传感器的图像性能，同时也将其微光使用限定推进到了微光条件，介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光 CIS组件，具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力，可作为一种在微光成像性能和 SWaP-C优选的可见光近红外（VIS-NIR）昼夜成像器件。

利用强光源作为激励, 测量了 Cs2Te紫外光电阴极带外光谱响应。结果表明 Cs2Te紫外光电阴极的带外光谱响应较低, 与带内光谱响应相比相差几个数量级。带内光谱响应的峰值灵敏度可以大于 40 mA/W, 但对带外光谱响应, 如对 550 nm的波长, 其光谱响应可以低至 10 -3 mA/W数量级。对采用同样工艺所制作的 Cs2Te紫外光电阴极, 其带外光谱响应的离散性较大。根据对 3种不同可见光阴极, 即 Na2KSb(Cs)多碱光电阴极、K2CsSb双碱光电阴极以及 GaAs(Cs-O)光电阴极带外光谱响应的测试, 证明这 3种可见光阴极均存在不同大小的带外光谱响应。测试数据表明, 带外光谱响应与逸出功(正电子亲和势光电阴极)或禁带宽度(负电子亲和势光电阴极)的大小相关。逸出功越低或禁带宽度越小, 带外光谱响应越大。根据光电发射的方程, 可以推测出 Cs2Te紫外光电阴与上述 3种可见光光电阴极一样, 产生带外光谱响应的原因是多光子吸收, 即多光子效应。由于 Cs2Te紫外光电阴极存在带外光谱响应, 因此当采用 Cs2Te紫外光电阴极的“日盲”像增强器在强烈的太阳光下或直对太阳光使用时, 会受到太阳光的干扰或看到太阳的像, 不具备日盲特性。为了使 “日盲”紫外像增强器完全具备日盲特性, 需要 “日盲”紫外像增强器 Cs2Te紫外阴极前增加“日盲”滤光片, 利用 “日盲”滤光片消去 Cs2Te紫外阴极的带外光谱响应达到“日盲”的目的。因此在实际应用过程中, “日盲”滤光片是必不可少的。“日盲”滤光片设计的依据是 Cs2Te紫外阴极对太阳辐射的响应度。Cs2Te紫外阴极对太阳辐射的响应主要集中在 350～650 nm之间, 因此 “日盲”滤光片主要应对该波段的可见光进行衰减。只有使用与 Cs2Te紫外阴极带外光谱响应相匹配的“日盲”滤光片才有可能使“日盲”紫外像增强器具备“日盲”特性。