CN101952932A - 紧凑式图像增强管及装配有图像增强管的夜视系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像增强管以及装配有所述图像增强管的夜视系统。根据本发明的图像增强管的管主体包括以密封的方式被固定到输入装置以及输出装置上的多层陶瓷基底，以确保由管主体所限定的真空腔的防泄漏性。多层陶瓷基底还保持着布置于光电阴极和荧光屏之间的微通道板，且向光电阴极、微通道板、荧光屏供应电压。

Description

紧凑式图像增强管及装配有图像增强管的夜视系统

技术领域

本发明涉及夜视系统的技术领域，更具体地涉及装配到夜视系统上的图像增强管。

背景技术

夜视系统具有许多的应用场合，例如军事、工业甚至家庭的应用场合，以及任何需要在黑暗中能够看到环境的场合。例如，夜视目镜或双目镜可以在夜间活动中进行个人性使用或专业性使用，例如戴在使用者的头上。

夜视系统使用这样一种图像增强器装置，其能够使得黑暗的环境可由观察者感知到。更具体而言，图像增强器装置收集环境所发射的辐射光，特别是少量的可视光和红外辐射，并使其放大，以使得输出的是可由人眼所感知的环境图像。在来自图像增强器装置的输出部分处的光信号可由记录装置所记录，显示在外部监视器上，或可由观察者直接看到。在后者的场合下，图像增强器装置被使用在由人所戴在头部上的夜视目镜或双目镜中，以使得输出光线信号直接传递到人眼。通常的目的是使得夜视系统变得紧凑和重量轻。

在传统上，图像增强器装置包括图像增强管，其具有安装在形成管主体的盒体中的三个主要元件。沿管的中心线在两端进行封闭的管主体限定了内部真空腔。这三个元件是光电阴极、微通道板(microchannel plate，GMC)以及荧光屏。光电阴极从外部环境接收入射的光子，并且根据与所观察环境的图像相对应的图案将其转换成光电子。GMC对光电子进行放大，该光电子随后由荧光屏转换成放大的光信号。

光电阴极具有光敏感的半透明层，其可接收入射的辐射光线，并且当其由带有足够能量的光子所激励时，会由于光电效应而朝向管的内部发出光电子流，同时光电子流的强度取决于辐射强度。然后，所发出的光电子受到静电场的作用，所述静电场引导光电子的方向且使它们朝向GMC加速。

GMC是高增益电子倍增器，其通常为精细板的形式，且包括成网络的管或微通道，其从输入表面(其朝光电阴极导向)穿过该精细板而朝向输出表面(其朝荧光屏导向)。GMC受到这两个面之间的势差的影响，以使得产生了第二静电场。当入射光电子进入微通道且撞击微通道的内壁，二次电子被产生且反过来撞击该壁，同时也产生另外的二次电子。电子在第二静电场的作用下从位于GMC的出口面中的微通道朝向输出部分进行引导并加速。第三静电场设置在GMC和荧光屏之间，以使得朝向荧光屏来加速电子。

荧光屏以如下方式被布置成靠近GMC的输出面，即由GMC所产生的电子撞击所述荧光屏。荧光屏包括荧光层，或包括任何能够在其接收到带有足够能量的电子时由于荧光作用而发射光子的层。这样，入射的电子再现了入射的图像，且荧光屏将该图像转换成光信号。荧光屏连接到输出窗口或连接到一光纤维处，该光纤维将光信号传递给管的外侧(例如夜视目镜的显示装置)。

光电阴极、GMC以及荧光屏被放置在管主体的内侧，其目的是将这三个元件机械地保持在一起，密封着管真空腔，以及向被设置成产生上述不同电场的不同电极供应电压。通常地，管主体包括多个由绝缘材料制成的金属环，其中金属环被钎焊到所述多个环上以向不同的电极供应电压。

因此，图1显示了根据现有技术的图像增强管A01的剖视图。剖切面平行于被称为管轴线的轴A。其中显示了正交系统(R，Z)，其中R为管A01的径向，Z为管A01的轴向(其实际上也等于光子和电子移动的方向)。沿着方向Z，管A01包括输入窗口A11以及光电阴极A10，其中将被增强的图像的光信号通过所述输入窗口A11进入管内，且光电阴极A10被沉积在输入窗口A11的内侧面上。此外，图像增强管A01包括GMC A20以及被沉积在输出窗口A31的内侧面上的荧光屏A30。首先将光电阴极A10与GMC A20相分隔开、并且然后将GMC A20与荧光屏A30相分隔开的距离，是1毫米的十分之一的量级。此外，使得光电阴极A10、GMC A20以及荧光屏A30具有不同的电势，以产生使电子进行定向和加速的电场。

管A01的管主体A40在第一端被输入窗口A11所封闭和密封，且在与第一端相反的第二端被输出窗口A31所封闭和密封。在管主体A40中产生真空，以使得提高电子在管A01中的传播性能。

此外，从图1中可以看到，管主体A40包括多个叠置的、以密封方式彼此固定的环形元件。输入窗口A11以密封的方式被支承在位于管主体A40一端处的第一传导支承环A41上。这样，支承环A41可以是金属的，或者可以是其上面镀有金属膜的绝缘材料。金属膜沉积在输入窗口A11的内侧表面上或在输入窗口A11和光电阴极A10之间的交界面处，以使得光电阴极从管本体A40的外侧具有第一固定电势。

由玻璃或陶瓷制成的第一环形绝缘垫块A45通过钎焊固定到支承环A41上。钎焊操作能够使得两个元件A41和A45进行固定和密封。第二传导环A50被固定到与环A41相反的垫块A45一端。使用沿径向在轴线A的方向上延伸的金属支承环A51以及金属接触环A52，第二传导环A50被连接到GMC A20的输入表面A21，以使得输入表面A21具有第二确定电势。第二环形绝缘垫块A55被设置成使得第二传导环A50与第三传导支承环A60相分离。第三环A60沿轴线A的方向径向延伸，以和GMC A20的输出表面牢固接触，并使其具有第三确定电势。

然后，第三绝缘垫块A65被固定在第三传导环A60和吸收器(getter)A70之间。吸收器A70在管A01的真空腔内产生了真空。第四垫块A75被固定到与吸收器A70相反的表面，以及被固定到使管A01保持固定在图像增强器装置结构(未视)上的连接装置A80。套管A85布置在管主体A40的输出端，且以密封方式首先固定到连接装置A80上，然后被固定到输出窗口A31上。

正如所示，现有技术中的图像增强管具有管主体，其包括彼此相互固定的、大量叠置的金属或绝缘部件。大量的问题直接地由管主体的复杂结构所导致。

由于组成管主体的部件的数目较多，管沿其轴线A的长度较长，例如是20mm的数量级，且其重量较大。管长度特别地由对厚绝缘垫块的需要所控制，用于防止在金属环之间发生任何故障现象。这与如下的需求相反，即需要具有较轻重量的图像增强管，以便其可使用在通常佩戴在观察者头部上的夜视目镜中。

此外，很重要的是，数量级为十分之一毫米的将光电阴极、GMC以及荧光屏分隔开的距离，沿管的径向是均一的。在三个主要管元件之间的距离具有不确定性，其直接取决于影响构成管主体的不同部件的长度的所有不确定性。因此，与这三个元件之间的距离相关的不确定性很高，且特别地可干扰静电场的空间均一性，其会降低光信号的输出质量。

管主体也必须在整个管中维持真空。这样，管主体的不同部件以密封方式进行彼此固定。然而，较大数量的连接区域使得局部泄露变为可能，其也将降低管中的真空的质量，以及因此降低了输出信号的质量。

此外，将被组装的大量部件，意味着管的制造程序特别长，导致图像增强管的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服上述提及的缺点，以及特别地提出一种紧凑式图像增强管及使用该图像增强管的夜视系统。

为此，本发明的目的是提供一种图像增强管，其被设计成从外部环境接收光子并输出可视图像，所述图像增强管包括：

管主体，其限定了真空腔，所述真空腔以密封的方式在第一端由入射光线信号的输入装置封闭、并在沿所述管的轴向的与第一端相反的第二端由光信号输出装置封闭；

被布置在输入装置的内表面上的光电阴极，其接收光子以产生光电子；

倍增装置，其用于接收所述光电子以对此响应地输出二次电子；

荧光屏，其布置在所述输出装置的内表面上，且接收所述二次电子以对此响应地提供可视图像。

根据本发明，所述管主体包括以密封的方式被固定到输入装置以及被固定到输出装置上的多层陶瓷基底，其中所述倍增装置被固定在所述多层陶瓷基底上，且所述多层陶瓷基底适于使所述倍增装置具有不同的电势。

这样，管主体中的部件数量就尽可能地少，因为与现有技术中的管主体包括交替地叠置在金属环上的多个绝缘垫块的情形不同，本发明的管主体包括单个的多层陶瓷基底。结果使得，管能够变得更短，从而与现有技术中的管相比更加紧凑和重量轻。此外，还减少了制造过程中的步骤数量，这将显著减少制造成本。此外，通过避免在管主体中使用金属环，还消除了所有发生故障的风险。然后，在管中存在的电场具有更大的空间均一性，这将提高输出信号的质量。此外，确保管腔不发生泄漏的连接区域减少，这也消除了泄露的风险以及避免使用在现有技术中所必需的吸收器。因此，正如同输出信号的质量一样，真空的质量也能够得到保持。最后，将倍增装置从光电阴极处分隔开的距离公差得到了改进，因为该公差仅取决于多层陶瓷基底厚度的不确定性，而不是取决于现有技术中的管主体存在的不同部件厚度不确定性之和。

优选的，所述倍增装置是微通道板。

可选的，所述倍增装置是薄膜或薄隔膜，其由半导体材料制成。优选的，所述半导体材料具有晶状结构，且可从以下材料的一组材料中选取：单晶或多晶金刚石、CaF、MgO、AlN、BN、GaN、InN、SiC以及包含Al、B、Ga和In中两个或多个的氮合金。优选的，所述薄膜是金刚石膜。

图像增强管包括一个或多个的微通道板和至少一个金刚石膜。

优选的，所述多层陶瓷基底还适合于使得光电阴极和荧光屏具有不同的电势。

优选的，所述基底包括多个陶瓷层以及被布置在两个陶瓷层之间的至少一个内部电连接件。

优选的，至少两个内部电连接件都布置在所述多层陶瓷基底的两个相邻陶瓷层之间。

优选的，基底包括沿管的径向延伸的中心开口，以使得光电子可从倍增装置达到所述荧光屏。

在本发明的一个实施例中，所述基底以密封的方式通过第一传导连接装置固定到输入装置的内表面上。

类似的，所述基底以密封的方式通过第二传导连接装置固定到输出装置的内表面上。

优选的，所述第一传导连接装置和第二传导连接装置是由铟-锡制成的密封件、铟-铋或纯铟制成的密封件。

优选的，所述基底包括第一和第二内部电连接部，从而使第一和第二传导连接装置中的每一个都具有确定的电势。

在本发明的一个实施例中，所述倍增装置通过多个传导连接装置而固定到基底。

优选的，所述倍增装置包括沿着管的轴向的输入表面和输出表面，并且所述基底包括沿管的轴向的上表面和下表面，所述倍增装置的输出表面通过多个传导连接装置而固定到基底的所述上表面。

优选的，所述传导连接装置沿管的径向、距所述开口成恒定距离地、彼此以规则间距地进行布置。

优选的，每个传导连接装置被布置在基底的上表面中的凹部中，以使得所述传导连接装置被放置成与基底的至少一个内部传导连接件相接触。

优选的，所述倍增装置的输出表面具有从第一组的传导连接装置开始的、经过第三内部电连接件的确定电势。

优选的，所述倍增装置的输入表面具有从第二组的传导连接装置开始的、经过第四内部电连接件的确定电势。

优选的，所述第三和第四内部电连接件大体上位于垂直于所述管的轴向的同一平面内，更具体的说，是位于所述基底的两个相邻陶瓷层之间。

优选的，所述倍增装置包括从输入表面穿过板直到输出表面的通路，每个通路与第二组的传导连接装置相接触，以使得所述倍增装置的输入表面具有确定电势。

优选的，第一组的每个连接装置与第二组的连接装置交替地进行布置。当板偏置有高频信号时，交替连接装置的布置方式可防止在板的输入表面和输出表面的电势之间发生相移现象。

优选的，第一组的连接装置被布置在开口的第一预定区段，且第二组的连接装置被布置在开口的不同于第一预定区段的第二预定区段。在这种结构下，各组的连接装置是在基底的中心开口周围的马蹄形形状。

优选的，位于板和基底之间的连接装置是铟球体。

优选的，至少一个间隔装置被布置成与基底的上表面和输入装置的内表面相接触，以使得在光电阴极和倍增装置之间限定间距，同时精确地固定在光电阴极和倍增装置之间的间距。

优选的，所述基底包括至少一个间隔装置，其被布置在基底的上表面上且与光电阴极的输出表面相接触，以使得在光电阴极和倍增装置之间保持恒定的间距。

本发明还涉及一种夜视系统，其包括前述的任一图像增强管。

本发明的其他特征和优势，在阅读以下非限定性描述之后，将变得更加清楚。

附图说明

以下参考附图来描述作为本发明非限定性示例的实施例，其中：

图2是一沿竖直平面的剖视图，示意性地显示根据本发明的图像增强管。

图3是设置在根据本发明的图像增强管中的多层陶瓷基底的立体图。

图4是微通道板的部件的剖视图，以及特别地显示了布置在实心边缘的通道。

具体实施方式

图2显示根据本发明优选实施例的图像增强管1。图像增强管1具有沿轴A的大致筒形或管形形状。然而，管1也可以具有方形、矩形、六角形或任何其他的形状。显示了坐标系统(R，Z)，其中R为管的径向方向，Z为平行于A轴的管的轴向。Z方向也可认为是与管1内侧的光子和电子的传播方向相同。

管1包括三个沿Z方向布置的主要元件，换句话说是，输入装置10、微通道板(GMC)20和输出装置30。管1还包括管主体40，其功能是在机械方面保持着上述的三个元件10、20、30，从而与元件10、30相协作地限定了密封腔2以及向之后所述的不同电极提供电压。所述三个元件10、20、30沿管A的轴线大致成一条直线。

输入装置10包括输入窗口11，其中由管1外部的环境所发射的、将被增强的光子穿过该输入窗口11而到达进入管1内。例如由玻璃制成的透明输入窗口11可由光学纤维所取代。输入窗口11包括内侧表面12，其上面沉积有光电阴极(photocathode)15的光电发射层。光电阴极包括与输入窗口11的内侧表面12相接触的输入表面15E，以及沿方向Z与输入表面15E相反的输出表面15S。当入射光子撞击光电发射层的输入表面15E时，光电子沿着GMC20的方向由光电发射层的输出表面15S通过光电效应所发射。

GMC 20被布置成以预定距离面朝着光电阴极，且被管主体40所支承。GMC 20包括输入表面20E，其被布置成平行于且面朝着光电阴极15的输出表面15S，且包括沿方向Z而与输入表面20E相反的输出表面20S。GMC 20也包括第一中央部件21(被称为有用区域)和第二周边部件22(被称为实心边缘)，这两个部件21、22沿管的方向R延伸。有用区域21包括多个微通道23，其从输入表面20E穿过GMC 20直到输出表面20S。实心边缘22布置在GMC 20的外周边处，且包围着有用区域21。有用边缘22被设计成将GMC 20固定在管主体40上，且使输入表面20E具有确定电势以及使表面20S具有确定电势，从而偏置GMC。当入射光电子进入微通道23且与微通道23的内侧壁24撞击时，产生了二次电子(secondary electron)，其反过来撞击壁24，所述壁24也产生其他次级电子。电子在静电场的作用下从位于GMC 20的输出表面20S中的微通道23朝向出口进行导向和加速。然后，电子在静电场的作用下朝向荧光屏31进行导向和加速。

输出装置30包括沉积在输出窗口32的内侧表面32I上的荧光屏31。例如由玻璃制成的输出窗口32将增强光信号可视地传送到管1的外侧。输出窗口32可由光学纤维所取代。荧光屏31被布置成平行于GMC 20的输出表面20S且面对着该表面20S，以使得由GMC 20所产生的次级电子与其相碰撞。荧光屏31包括这样一个层，其由荧光材料或其他能够在接收到带有足够能量的电子时发出光子的材料制成。这样，入射图像的图案在激励发光物质(excited phosphorus)的作用下由荧光屏31所再现。光子通过输出窗口32或光学纤维被传送到管1的外侧。

根据本发明的优选实施例，管主体40包括由多层陶瓷40制成的基底。多层陶瓷基底40包括多个薄陶瓷层，其中在多个薄陶瓷层之间利用丝网印刷而沉积有喷涂金属粉。基底是单块式的，且能够通过共烧结或本领域一般技术人员所知的其他技术来获得。基底40包括至少一个内部电连接部。优选地，基底包括四个内部电连接部。每个连接部可位于不同的陶瓷层之间或位于相同的陶瓷层之间。优选地，连接部位于相同的陶瓷层之间，以减少基底40的厚度。在对不同层进行共烧结之后，上述构成的内部电连接部可向基底40的所需区域提供电压。不同的电连接部被连接到管1的外部电源(未示)处，所述电源使得每个电连接部具有确定电势。

优选地，每个内部电连接部是带形的或线形的，且其图案主要位于垂直于方向Z的平面中。其中的一些电连接部连接到球体44上，如下面所详细描述。

基底40具有与管部分1的形状相匹配的大致圆形，且沿方向R延伸。基底40被布置在输入装置10和输出装置30之间。开口41设置在基底40的中心处，且大致沿管的轴A对齐，以使得电子能够经过GMC 20到达荧光屏31。这样，开口41的表面大致对应于GMC 20的有用区域21的表面。基底40包括布置在开口41周边附近的内部件42I以及包括布置成靠近基底40外周边的外部件42E。此外，朝向光电阴极15定向的表面被称为上表面43S，且朝向荧光屏31定向的表面被称为下表面43I。应当注意的是，上表面43S并不必然被包含在垂直于轴A的平面内，而是可以在其中存在偏离。在各种情况下，上表面43S大致平行于光电阴极的输出表面15S。

GMC 20被支承在基底40上；更准确地说，GMC 20的实心边缘22的输出表面20S被固定到基底40的内部件42I的上表面43S上。所述连接是由多个铟球体44所完成，其中每个铟球体沉积在内部件42I的上表面43S上所形成的凹部42中，所述凹部42绕开口41以均匀的间距彼此间隔开。

参考图2、3，铟-锡密封件50绕上表面43S的外周连续地沉积在基底40的外部件42E的上表面43S上，且与输入窗口11的内侧表面12相接触，以使得将多层基底40固定在输入装置10上。可以通过钎焊来实现将密封件50密封地连接到表面43S和12上。密封件50可由铟铋(合金)或纯铟来制成。如果是使用纯铟，则基底40和输入装置10之间的连接可使用本领域一般技术人员所公知的冷闭合技术(cold closing technique)来实现。

类似的，为了将基底40固定到荧光屏装置30上，铟-锡密封件51沿着表面43I的外周连续地沉积在基底40的外部件42E的下表面43I上，且与输出窗口32的内表面32I相接触。可以通过钎焊来实现将密封件51密封地连接在表面43I和32I上。密封件51可由铟铋(合金)或纯铟来制成。如果密封件51是由纯铟制成，则在基底40和输出装置30之间的连接可使用本领域一般技术人员所公知的冷闭合技术来实现。

因此，两个密封件50、51不仅将基底40连接到装置10、30上，而且密封着真空腔2。根据本发明，与密封件50、51相协作，单个的部件40不仅将输入装置10、GMC 20以及输出装置30机械地保持在一起，而且还密封着真空腔2。然后，管主体40中的部件数量被最小化。

不同的静电场被形成在管1中，以定向和加速电子的移动。这样，在光电阴极和GMC 20的输入表面20E之间形成了第一静电场E1。在GMC 20的输入表面20E和输出表面20S之间形成了第二静电场E2。最后，在输出表面20S和荧光屏31之间形成了第三静电场E3。电场E1、E2、E3被施加，以使得不同的电极具有不同的电势。

这样，第一电极13布置在输入窗口11的内表面12和光电阴极15的光电发射层之间。使用在本领域一般技术人员公知的技术利用蒸发来沉积金属膜，从而形成电极13。电极13通过铟-锡密封件50连接到电源(未示)上，而铟-锡密封件50自身又通过沉积在部件42E的表面43S上的金属连接件而连接电源上。

类似的，电极33设置在输出窗口32的内表面32I上，以将荧光屏31连接到铟-锡密封件51。密封件51通过沉积在部件42E的表面43S上的金属连接件而连接到电源上。

可选的，所述电极13和33可利用未被沉积在基底40上的装置而连接到电源上。例如，线缆可直接将所述电极13、33连接到所述电源上。

为了产生三个静电场E1、E2、E3，GMC 20的输入表面20E和输出表面20S带有不同的电势。这通过利用金属喷涂在GMC 20的输入表面20E的有用区域21上沉积第一电极26E来实现，并且第二电极26S沉积在输出表面20S的有用区域21。因此，电极13和26E相协作来产生静电场E1，电极26E和26S相协作产生静电场E2，以及电极26S和33相协作产生静电场E3。

根据本发明的一个实施例以及参考图2、3，电压通过铟球体44而供应到电极26E和26S。每个球体44中的凹部45用来使得球体44与和电源相连的内部电连接件相接触。第一组的球体44A连接到第一内部电连接件，且第二组的球体44B连接到电势不同于第一内部电连接件的第二内部电连接件。优选的，在每组的各个球体与另一组中的球体44相邻。换句话说，使得每两个球体中的一个球体44具有第一电势，因而限定了第一组44A，同时使得其他的球体44具有第二电势，因而限定了第二组44B。第一组球体44A被连接到输出表面20S的电极26S。

优选的，所述第一和第二内部电连接件位于垂直于方向Z的同一平面，且更具体地说，是位于所述多层陶瓷基底40的两个相邻陶瓷层之间。

如图4所示，为了使得电极26E具有所需的电势，第二组中的球体44B与通孔或通路(via)25相接触，所述通路25从表面20S穿过GMC 20到达表面20E。每个通路25位于面朝着第二组44B的每个球体44中，且与对应的球体44相接触。每个通路25然后连接到GMC 20的表面20E的电极26E上。这些通路55是沿方向Z穿过GMC的孔。通路25的内壁27由通过蒸发而沉积的金属膜所覆盖，以在组44B的球体44和电极26E之间实现电连接。如果通路25的直径d大致等于或大于GMC 20的厚度e，则是具有优势，从而使得金属膜将覆盖壁27的整个高度。这样，当金属被蒸发时，通路25的内壁27由金属膜均匀地覆盖。因此，使得电极26E具有由第二组44B中的球体所确定的电势，所述第二组44B中的球体通过设置在基底40中的内部电连接件而与电源相连。

在另一实施例(未示)中，MCP可由两个或多个MCP的串列所代替，以提供额外的放大增益。在这种情形下，多层陶瓷基底适于保持着MCP(MCP的串列)。例如，所述基底的部件42I的竖直壁可具有凹槽，其上面设置有额外的球体44以连接着MCP串列。此外，以和固定在上表面43S相同的方法，一个MCP可固定在基底40的下表面43I上。

在另一实施例(未示)中，MCP可由薄膜或薄隔膜来代替，所述薄膜或薄隔膜由半导体材料制成，正如美国专利NO.6657385所披露且其内容在此引入作为参考。

优选的，半导体材料具有晶状结构，且可从以下一组材料中选取：单晶或多晶金刚石、CaF、MgO、AlN、BN、GaN、InN、SiC以及包含Al、B、Ga和In之中两个或多个的氮合金。

优选的，所述薄膜是金刚石膜。

在另一实施例(未示)中，图像增强器包括至少一个MCP和至少一个金刚石膜。MCP和金刚石膜被固定在多层陶瓷基底上。在这种情况下，基底被设计成保持着这些元件

基底包括内部电连接件，以使得这些元件具有不同的电势。

以下描述图像增强管1的操作。来自管1外侧的环境且代表该环境图像的入射光子通过输入窗口11进入管1内，且撞击会由于光电效应而释放光子的光电阴极15。根据某一图案来发射光电子，该图案是将被增强图像的复制。光电子在电场E1效应的影响下沿GMC 20的方向加速。随着光电子经过GMC 20的微通道23，光电子撞击着微通道23的内侧壁24，且由于二次发射效应(secondary emission effect)而使得发射大量的二次电子。每个二次电子反过来又撞击着微通道的壁24并使得发射二次电子。二次电子在电场E2效应的影响下朝向微通道的出口加速。一束的二次电子从光电子被最初输入的每个微通道23中退出。然后，二次电子在电场E3效应的影响下朝向荧光屏31导向和加速。每个电子与荧光屏31的荧光物质相互作用，所述荧光物质又由于荧光作用发出光子，其中光子的数量取决于电子的能量。所发出的光子形成了这样的图像，其是最初图像的增强复制物。然后，光子在管1的外侧通过输出装置30被朝向设置在夜视系统中的显示装置(未示)进行传送。

如上所述，在管1的真空腔2中产生了真空。真空对于电子从光电阴极15迁移到GMC 20、然后迁移到荧光屏31是必需的。

与现有技术不同，在本发明中不需要使用吸收器(getter)，因为由于组成管主体40的部件的数量较少，发生泄漏的风险被最小化。吸收器通常被设置成维持真空并补偿任何发生的泄露。对于本领域一般技术人员而言公知的是，吸收器的原理是包括利用一些固体物质可收集气体分子的能力(特别地是利用吸附或吸收)。当构成管主体的堆积部件的数量较高时，如同在现有技术中的管的情况一样，吸收器在图像增强管中的存在就变得特别重要。在本发明的优选实施例中，管主体40主要包括多层基底40，其以密封的方式固定到输入装置10和输出装置30上。因此，组成管主体40的部件的数量被最小化，其对应地减少了泄露的风险。此外，使用吸收器对于维持管中的真空不再是必需的。当制造根据本发明的管1时，在真空下使用本领域技术人员所公知的技术对管1进行直接封闭。

在本发明的一个实施例中，至少一个间隔装置60设置在光电阴极15的输出表面15S和多层基底40的上表面43S之间，以使得维持将输出表面15S和板20的输入表面20E分隔开的距离。间隔装置布置在密封件50和GMC 20之间，并且可以是陶瓷垫片或其他的绝缘材料。

根据本发明的另一实施例，通过位于基底40的表面43S上、且沿方向Z延伸以与光电阴极15的输出表面15S相接触的基底40的间隔部件60，来维持将光电阴极15与GMC 20分隔开的距离。间隔部件60可以是连续围绕着开口41的圆形台阶的形状，或者可以是绕开口41进行均匀分布的多个垫片。当通过一个高度修正步骤来实施本发明时，可控制或修正所述间隔部件60的高度。

Claims (22)

1.一种用于从外部环境接收光子并输出可视图像的图像增强管(1)，所述图像增强管(1)包括：

管主体(40)，其限定了真空腔(2)，所述真空腔(2)以密封的方式在第一端由入射光线信号的输入装置(10)封闭、并在沿所述管的轴向(Z)的与第一端相反的第二端由光信号输出装置(30)封闭；

被布置在输入装置(10)的内表面(12)上的光电阴极(15)，其接收光子以产生光电子；

倍增装置(20)，其用于接收所述光电子以对此响应地输出二次电子；

荧光屏(31)，其布置在所述输出装置(32)的内表面(32I)上，且接收所述二次电子以对此响应地提供可视图像；

所述管主体(40)的特征在于，所述管主体(40)包括以密封的方式被固定到输入装置(10)以及被固定到输出装置(30)上的多层陶瓷基底(40)，其中所述倍增装置(20)被固定在所述多层陶瓷基底(40)上，且所述多层陶瓷基底(40)适于使所述倍增装置(20)具有不同的电势。

2.如权利要求1所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置是微通道板(20)。

3.如权利要求1所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置(20)是金刚石膜(20)。

4.如权利要求1-3中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述多层陶瓷基底(40)还适合于使得光电阴极(15)和荧光屏(31)具有不同的电势。

5.如权利要求1-4中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述基底(40)包括多个陶瓷层以及被布置在两个陶瓷层之间的至少一个内部电连接件。

6.如权利要求5所述的图像增强管(1)，其中，至少两个内部电连接件都布置在所述多层陶瓷基底(40)的两个相邻陶瓷层之间。

7.如权利要求1-6中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述基底(40)以密封的方式通过第一传导连接装置(50)固定到输入装置(10)的内表面(12)上，以及通过第二传导连接装置(51)固定到输出装置(30)的内表面(32I)上。

8.如权利要求7所述的图像增强管(1)，其中，所述第一传导连接装置(50)和第二传导连接装置(51)是由铟-锡、铟-铋或纯铟制成的密封件。

9.如权利要求7或8所述的图像增强管(1)，其中，所述基底(40)包括第一和第二内部电连接部，以使第一和第二传导连接装置(50，51)中的每一个都具有确定电势。

10.如权利要求1-9中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置(20)通过多个传导连接装置(44)而固定到基底(40)。

11.如权利要求10所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置(20)包括沿着管的轴向(Z)的输入表面(20E)和输出表面(20S)，并且所述基底(40)包括沿管的轴向(Z)的上表面(43S)和下表面(43I)，所述倍增装置(20)的输出表面(20S)通过多个传导连接装置(44)而固定到基底(40)的所述上表面(43S)。

12.如权利要求10或11所述的图像增强管(1)，其中，所述传导连接装置(44)沿管(1)的径向(R)、距所述开口(41)成恒定距离地、彼此以规则间距地进行布置。

13.如权利要求11或12所述的图像增强管(1)，其中，每个传导连接装置(44)被布置在基底(40)的上表面(43S)中的凹部(45)中，以使得所述传导连接装置(40)被放置成与基底(40)的至少一个内部传导连接件相接触。

14.如权利要求13所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置(20)的输出表面(20S)具有从第一组(44A)的传导连接装置(44)开始的通过第三内部电连接件的确定电势，并且所述倍增装置(20)的输入表面(20E)具有从第二组(44B)的传导连接装置(44)开始的通过第四内部电连接件的确定电势。

15.如权利要求14所述的图像增强管(1)，其中，所述第三和第四内部电连接件大体上位于垂直于所述管的轴向(Z)的同一平面内。

16.如权利要求14所述的图像增强管(1)，其中，所述倍增装置(20)包括从输入表面(20E)穿过板(20)直到输出表面(20S)的通路，每个通路与第二组(44B)的传导连接装置(44)相接触，以使得所述倍增装置(20)的输入表面(20E)具有确定电势。

17.如权利要求14-16中任一所述的图像增强管(1)，其中，第一组(44A)的每个连接装置(44)与第二组(44B)的连接装置(44)交替地进行布置。

18.如权利要求14-16中任一所述的图像增强管(1)，其中，第一组(44A)的连接装置(44)被布置在开口(41)的第一预定区段，且第二组(44B)的连接装置(44)被布置在开口(41)的不同于第一预定区段的第二预定区段。

19.如权利要求11-18中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述连接装置(44)是铟球体。

20.如权利要求1-19中任一所述的图像增强管(1)，其中，至少一个间隔装置(60)被布置成与基底(40)的上表面(43S)和光电阴极(15)的输出表面(15S)相接触，以使得在光电阴极(15)和倍增装置(20)之间保持恒定的间距。

21.如权利要求1-19中任一所述的图像增强管(1)，其中，所述基底(40)包括至少一个间隔装置(60)，其被布置在基底(40)的上表面(43S)上且与光电阴极(15)的输出表面(15S)相接触，以使得在光电阴极(15)和倍增装置(20)之间保持恒定的间距。

22.一种夜视系统，其包括在前权利要求中任一所述的图像增强管(1)。

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