[發明專利]微等離子夜視設備

有效

• 申請號: 201310193963.3
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103578892B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: M·塔涅利安
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H01J31/50
• 分類號: H01J31/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,董巍

技術領域

本發明涉及光傳感和放大，并更具體地，涉及夜視裝置和方法。

背景技術

夜視成像目前是通過收集和放大光完成的。在一種方法中，環境可見光(如月光、星光、植物發光等)被收集、轉換成電子、放大并且之后轉換為可見的圖像。在通常被稱為熱成像的另一種方法中，由比周圍環境溫暖的物體(如生物體或車輛發動機)釋放的紅外光子被捕獲，如被電荷耦合器件圖像傳感器捕獲，并且隨后圖像被處理、放大且之后顯示為可見的圖像。

典型的環境光收集型夜視設備包括物鏡，該物鏡可收集肉眼不容易看見的光，并將收集到的光聚焦到圖像增強器上。圖像增強器包括光電陰極，其吸收收集到的光，并將其轉換為電子。微通道板常被用來進一步放大電子信號。放大的電子信號隨后被吸引并撞擊到熒光屏上，從而使屏幕發出可見光。由于熒光屏發出與物鏡所收集的完全相同的圖案和對比度的可見光，所以與物鏡觀測到的場景緊密相關的圖像被產生在熒光屏上。在熒光屏上形成的綠色的圖像已成為夜視設備的特點。

夜視技術的進步給放大帶來了顯著改善。例如，所謂的“第三代（Gen III）”夜視設備，其電子放大比率為30000到50000，并且光子放大比率(即輸出光子除以輸入光子)約為20至25。然而，這樣的夜視設備相對昂貴并且不容易擴展為大規模。

因此，本領域技術人員在夜視領域會繼續努力研究和開發。

發明內容

在一種實施例中，所公開的光子傳感設備可包括光電陰極、與所述光電陰極相對的透明電極以及位于所述光電陰極和所述透明電極之間的等離子室，其中，所述等離子室容納可電離氣體。

在另一實施例中，所公開的光子傳感設備可包括：光電陰極；與所述光電陰極相對的透明電極；位于所述光電陰極和所述透明電極之間的等離子室，其中，所述等離子室容納可電離氣體；以及電壓源，其中所述電壓源在所述等離子室上施加電壓。所施加的電壓可小于電離所述可電離氣體所需的閾值電壓。

在另一實施例中，所公開的光子傳感設備可包括：光電陰極；透明電極，其與所述光電陰極相對；多個等離子室，其在所述光電陰極和所述透明電極之間平行排列，其中，每個等離子室均容納可電離氣體；以及電壓源，其在所述等離子室上施加電壓。所施加的電壓可小于在等離子室內電離所述可電離氣體所需的閾值電壓。

在又一實施例中，還公開了用于感應入射光子的方法。該方法可包括步驟：（1）提供容納可電離氣體的等離子腔，（2）在所述等離子腔上施加電壓，所施加的電壓低于電離所述可電離氣體所需的閾值電壓，（3）將入射的光子轉換為電子，以及（4）將所述電子引入等離子腔。

從下面的詳細描述、附圖和所附權利要求中將顯而易見到所公開的微等離子夜視設備和方法的其他實施例。

附圖說明

圖1是所公開的微等離子夜視設備的一種實施例的示意性側視圖的一部分；

圖2是所公開的微等離子夜視設備的另一實施例的示意性側視圖的一部分；并且

圖3是揭示所公開的放大入射光子的方法的一種實施例的流程圖。

具體實施方式

本發明公開了各種光子傳感和放大設備和方法。盡管公開的光子傳感設備和方法在夜視和熱成像背景中被展示（例如，用于護目鏡），但各種替代性應用，如成像、分析和放射線檢測，也被考慮在內，并將不會導致超出本公開的范圍。

參照圖1，總體標號為10的所公開的微等離子夜視設備的一種實施例可包括光電陰極12、透明電極14和多個等離子腔16，所述等離子腔16位于光電陰極12和透明電極14之間。電壓源18可在光電陰極12和透明電極14上施加電壓V。

光電陰極12可以是根據光電效應來響應入射電磁輻射（箭頭A）而發射電子的任何材料或結構和/或由于光電效應而產生自由電子的任何材料或結構。在一種具體構造中，光電陰極12可以響應入射可見光來發射/產生電子。在另一種具體構造中，光電陰極12可以響應入射紅外線來發射/產生電子。在又一種具體構造中，光電陰極12可以響應可見光和紅外線來發射/產生電子。因此，光電陰極12可用作所公開的微等離子夜視設備10的電子源。

光電陰極12可包括半導體材料。在一種變化中，可被用于（或用作）光電陰極12的半導體材料可包括p-n結。在另一種變化中，可被用于（或用作）光電陰極12的半導體材料可包括在p型半導體和n型半導體之間的本征區域。在又一種變化中，可被用于（或用作）光電陰極12的半導體材料可以是III-V族化合物半導體。