目前在像增強(qiáng)器領(lǐng)域，存在著兩種像增強(qiáng)器，即超二代像增強(qiáng)器和三代像增強(qiáng)器。這兩種像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)相同，但光電陰極不同，制造技術(shù)也不同。超二代和三代像增強(qiáng)器使用同一套指標(biāo)來表征其性能。這些指標(biāo)包括增益（Gain）、極限分辨力（RES）、等效背景照度（EBI）、信噪比（SNR）以及調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）等。但直到現(xiàn)在，三代像增強(qiáng)器并未取代超二代像增強(qiáng)器，而且在過去的32年，各自的性能都有了很大的提高，都顯示出了強(qiáng)大的生命力。

近期，北方夜視技術(shù)股份有限公司李曉峰等人在《紅外技術(shù)》期刊上發(fā)表了以“歐洲超二代像增強(qiáng)器技術(shù)的選擇及進(jìn)一步發(fā)展”為主題的綜述文章。李曉峰博士為正高級工程師，主要從事微光夜視技術(shù)的研究工作。

歐洲像增強(qiáng)器產(chǎn)商為何要放棄三代像增強(qiáng)器技術(shù)轉(zhuǎn)而發(fā)展超二代像增強(qiáng)器技術(shù)，超二代像增強(qiáng)器性能特點(diǎn)怎么樣，與三代像增強(qiáng)器的差距，性能是否能進(jìn)一步提高，這項(xiàng)研究重點(diǎn)針對這些問題進(jìn)行了研究和分析。

二代和三代像增強(qiáng)器的比較

近貼聚焦式二代像增強(qiáng)器（簡稱：二代像增強(qiáng)器）主要應(yīng)用于AN/PVS-5夜視頭盔，而三代像增強(qiáng)器主要應(yīng)用于ANVIS航空兵夜視頭盔。二代和三代像增強(qiáng)器在結(jié)構(gòu)上基本相同，都包括輸入窗、光電陰極、微通道板（MCP），熒光屏以及輸出窗，它們沿著像增強(qiáng)器的光軸從左向右依次排列，如下圖。

二代和三代像增強(qiáng)器

二代像增強(qiáng)器與三代像增強(qiáng)器相比較，主要區(qū)別有7點(diǎn)。第1是輸入窗，第2是減反膜，第3是光電陰極，第4是陰極電壓，第5是離子阻擋膜，第6是真空封接方式，第7是內(nèi)部真空度。

盡管三代像增強(qiáng)器的制作工藝更復(fù)雜，成本更高，但由于其性能遠(yuǎn)高于二代像增強(qiáng)器，于是在20世紀(jì)80年，三代像增強(qiáng)器技術(shù)成為了像增強(qiáng)器技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí)在歐洲，從1985年開始，英國的Mullard實(shí)驗(yàn)，法國LEP實(shí)驗(yàn)室，法國Thomson-CSF實(shí)驗(yàn)室，德國AEG公司，荷蘭DEP公司等紛紛加入了三代像增強(qiáng)器技術(shù)的研發(fā)行列并相繼推出了自己的三代像增強(qiáng)器。

超二代像增強(qiáng)器技術(shù)的選擇

超二代與二代像增強(qiáng)器相比較，在結(jié)構(gòu)上僅僅是將光纖面板輸入窗替換為玻璃輸入窗，其他不變，即光電陰極、MCP以及熒光屏與二代像增強(qiáng)器相同。超二代像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)如下圖。

超二代像增強(qiáng)器

盡管超二代與二代像增強(qiáng)器相比較，在結(jié)構(gòu)上僅僅是輸入窗有所變化，但超二代像增強(qiáng)器卻采用了一些與二代像增強(qiáng)器制作工藝完全不同的新工藝。如采用新的光電陰極的制作工藝，使得Na2KSb光電陰極的陰極靈敏度有了較大幅度提升。又如采用新的MCP表面處理工藝，使MCP的分辨力得到了較大幅度提升。由于新工藝的采用，使得超二代像增強(qiáng)器的性能遠(yuǎn)超二代像增強(qiáng)器，并且接近了三代像增強(qiáng)器。

像增強(qiáng)器是一種真空電子器件，價(jià)格較高，因此不僅要追求高性能，而且也要追求低成本。超二代與三代像增強(qiáng)器相比較，性能差距不大。但發(fā)展超二代像增強(qiáng)器，不需要昂貴的設(shè)備投資，可以沿用原有的生產(chǎn)線，可以同時(shí)生產(chǎn)一代、二代和超二代像增強(qiáng)器，產(chǎn)品譜系寬，因此生產(chǎn)成本低。歐洲的像增強(qiáng)器生產(chǎn)商，如Photonis以及DEP公司，均為股份有限公司，經(jīng)濟(jì)因素往往是這些公司做出選擇的重要因素，所以歐洲公司選擇了發(fā)展超二代像增強(qiáng)器技術(shù)的路線。另外從商業(yè)競爭的角度看，如果歐洲公司也發(fā)展三代像增強(qiáng)器，那么將面臨著與美國公司三代像增強(qiáng)器的直接競爭。而歐洲的公司發(fā)展超二代像增強(qiáng)器，與三代像增強(qiáng)器形成差異化，這樣就可以避免與美國公司的直接競爭，這也是歐洲像增強(qiáng)器產(chǎn)商選擇發(fā)展超二代像增強(qiáng)器技術(shù)的另一個(gè)原因。

而超二代像增強(qiáng)器在增益、信噪比和分辨率等性能方面得到進(jìn)一步提高。另外，三代像增強(qiáng)器相比于超二代像增強(qiáng)器，雖然陰極靈敏度高，但因其MCP的噪聲因子大，使得信噪比并未遠(yuǎn)超出超二代像增強(qiáng)器。三代像增強(qiáng)器噪聲因子高的原因是在于采用了具有離子阻擋膜的MCP。

從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來看，美國三代像增強(qiáng)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在美國政府不同階段的Omnibus采購計(jì)劃中，羅馬數(shù)字越大，時(shí)間越近，不同“型”的三代像增強(qiáng)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。超二代像增強(qiáng)器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由法國Photonis公司制定并引領(lǐng)。超二代像增強(qiáng)器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的命名是以英文縮寫加阿拉伯?dāng)?shù)字后綴的方式，如SHD-3等。型號越高，出現(xiàn)的時(shí)間越晚，技術(shù)水平也越高。

對于超二代和三代像增強(qiáng)器，根據(jù)傳統(tǒng)思維方式，通常會誤認(rèn)為三代像增強(qiáng)器一定比超二代像增強(qiáng)器性能高，然而這不一定準(zhǔn)確。三代像增強(qiáng)器與超二代像增強(qiáng)器相比較，需要比較具體的性能參數(shù)，需要明確是那一“型”的超二代和三代像增強(qiáng)器。需要注意的是，當(dāng)比較像增強(qiáng)器的性能時(shí)，特別是比較超二代和三代像增強(qiáng)器的性能時(shí)，不能將陰極靈敏度作為其性能指標(biāo)來比較。由于超二代和三代像增強(qiáng)器的分辨力、信噪比不具備可比性，因此其FOM也不具備可比性，所以不能利用FOM來比較超二代和三代像增強(qiáng)器之間的性能。

結(jié)論

超二代像增強(qiáng)器生產(chǎn)成本低，性價(jià)比高，與三代像增強(qiáng)器相比性能差距不大，因此歐洲的像增強(qiáng)器產(chǎn)商選擇了超二代像增強(qiáng)器技術(shù)的發(fā)展路線。超二代與三代像增強(qiáng)器并列發(fā)展了30多年，性能均有大幅提高。超二代與三代像增強(qiáng)器相比較，性能差距仍然體現(xiàn)在極低照度條件下。三代像增強(qiáng)器在極低照度條件下的性能更好，但超二代像增強(qiáng)器的成本更低。目前Photonis 公司的超二代像增強(qiáng)器的生產(chǎn)達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，技術(shù)水平也保持領(lǐng)先，研發(fā)也更加深入，因此不可能再一次改變超二代像增強(qiáng)器的技術(shù)發(fā)展路線，只可能進(jìn)一步發(fā)展超二代像增強(qiáng)的技術(shù)。從目前的情況看，超二代像增強(qiáng)器性能仍有進(jìn)一步提高的空間，僅僅就分辨力這一性能而言，目前法國Photonis公司新型超二代像增強(qiáng)器（型號XW3040）的分辨力已經(jīng)達(dá)到76lp/mm，而下一個(gè)目標(biāo)將是80lp/mm，因此可以預(yù)見在將來一定時(shí)期內(nèi)，超二代像增強(qiáng)器與三代像增強(qiáng)器將進(jìn)一步并列發(fā)展，直到顛覆性技術(shù)出現(xiàn)。

該研究獲得國家自然科學(xué)基金（11535014）的支持。