目前在像增強器領(lǐng)域，存在著兩種像增強器，即超二代像增強器和三代像增強器。這兩種像增強器結(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，三代像增強器并未取代超二代像增強器，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“歐洲超二代像增強器技術(shù)的選擇及進一步發(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。

歐洲像增強器產(chǎn)商為何要放棄三代像增強器技術(shù)轉(zhuǎn)而發(fā)展超二代像增強器技術(shù)，超二代像增強器性能特點怎么樣，與三代像增強器的差距，性能是否能進一步提高，這項研究重點針對這些問題進行了研究和分析。

二代和三代像增強器的比較

近貼聚焦式二代像增強器（簡稱：二代像增強器）主要應(yīng)用于AN/PVS-5夜視頭盔，而三代像增強器主要應(yīng)用于ANVIS航空兵夜視頭盔。二代和三代像增強器在結(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，它們沿著像增強器的光軸從左向右依次排列，如下圖。

二代和三代像增強器

二代像增強器與三代像增強器相比較，主要區(qū)別有7點。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。

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

超二代像增強器技術(shù)的選擇

超二代與二代像增強器相比較，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器相同。超二代像增強器的結(jié)構(gòu)如下圖。

超二代像增強器

盡管超二代與二代像增強器相比較，在結(jié)構(gòu)上僅僅是輸入窗有所變化，但超二代像增強器卻采用了一些與二代像增強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，使得超二代像增強器的性能遠超二代像增強器，并且接近了三代像增強器。

像增強器是一種真空電子器件，價格較高，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器相比較，性能差距不大。但發(fā)展超二代像增強器，不需要昂貴的設(shè)備投資，可以沿用原有的生產(chǎn)線，可以同時生產(chǎn)一代、二代和超二代像增強器，產(chǎn)品譜系寬，因此生產(chǎn)成本低。歐洲的像增強器生產(chǎn)商，如Photonis以及DEP公司，均為股份有限公司，經(jīng)濟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)展三代像增強器，那么將面臨著與美國公司三代像增強器的直接競爭。而歐洲的公司發(fā)展超二代像增強器，與三代像增強器形成差異化，這樣就可以避免與美國公司的直接競爭，這也是歐洲像增強器產(chǎn)商選擇發(fā)展超二代像增強器技術(shù)的另一個原因。

而超二代像增強器在增益、信噪比和分辨率等性能方面得到進一步提高。另外，三代像增強器相比于超二代像增強器，雖然陰極靈敏度高，但因其MCP的噪聲因子大，使得信噪比并未遠超出超二代像增強器。三代像增強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)準來看，美國三代像增強器的技術(shù)標(biāo)準體現(xiàn)在美國政府不同階段的Omnibus采購計劃中，羅馬數(shù)字越大，時間越近，不同“型”的三代像增強器的技術(shù)標(biāo)準也不一樣。超二代像增強器技術(shù)標(biāo)準由法國Photonis公司制定并引領(lǐng)。超二代像增強器技術(shù)標(biāo)準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)的時間越晚，技術(shù)水平也越高。

對于超二代和三代像增強器，根據(jù)傳統(tǒng)思維方式，通常會誤認為三代像增強器一定比超二代像增強器性能高，然而這不一定準確。三代像增強器與超二代像增強器相比較，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器。需要注意的是，當(dāng)比較像增強器的性能時，特別是比較超二代和三代像增強器的性能時，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器之間的性能。

結(jié)論

超二代像增強器生產(chǎn)成本低，性價比高，與三代像增強器相比性能差距不大，因此歐洲的像增強器產(chǎn)商選擇了超二代像增強器技術(shù)的發(fā)展路線。超二代與三代像增強器并列發(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。三代像增強器在極低照度條件下的性能更好，但超二代像增強器的成本更低。目前Photonis 公司的超二代像增強器的生產(chǎn)達到了相當(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器的技術(shù)發(fā)展路線，只可能進一步發(fā)展超二代像增強的技術(shù)。從目前的情況看，超二代像增強器性能仍有進一步提高的空間，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器（型號XW3040）的分辨力已經(jīng)達到76lp/mm，而下一個目標(biāo)將是80lp/mm，因此可以預(yù)見在將來一定時期內(nèi)，超二代像增強器與三代像增強器將進一步并列發(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。