圖像增強(qiáng)器被開(kāi)發(fā)用于軍事用途，以提升我們的夜視和經(jīng)常被稱為晶圓管或接近為重點(diǎn)增強(qiáng)器 。 它們具有平坦的陰極通過(guò)一個(gè)微通道板（MCP）電子倍增器和MCP上的相反側(cè)的磷光輸出畫(huà)面的輸入側(cè)的小間隙隔開(kāi)。

大量的電壓是跨越這需要精心施工的設(shè)備，以確保他們不被污染并能保持較高的內(nèi)部真空的光陰，磷光輸出畫(huà)面，和MCP之間的小間隙存在。 近程聚焦增強(qiáng)器不受幾何失真或陰影，因?yàn)楣怆娮影凑贞帢O，輸出畫(huà)面，并在MCP，而不是被聚焦電極間的短路，直接路徑。 輸入和輸出窗口通常約18毫米直徑和包括一項(xiàng)多堿或雙堿光電陰極（第二代增強(qiáng)器）或砷化鎵光電陰極（第三代和第四代的設(shè)備）和P20輸出磷光體。 這些裝置的平均總光子增益約10,000，這是根據(jù)以下等式計(jì)算：

其中QE是光電陰極的量子效率（0.1至0.5電子/光子），G（MCP）是微通道板的增益（500-1000之間，平均），V（p）是MCP和輸出磷光材料之間的電壓（大約2500 -5000伏）和E（p）是熒光體（0.08-0.2光子/電子）的電子-光轉(zhuǎn)換效率。 當(dāng)MCP和熒光輸出之間的電壓降減小到低于2500伏，熒光粉變得反應(yīng)遲鈍。

在*新一代的這些器件的光電陰極，而相似于光電倍增管，具有更高的量子效率（高達(dá)50％）在光譜的藍(lán)綠色端。 微通道板的增益是可調(diào)的在寬范圍內(nèi)具有典型的*大大約80000的（一個(gè)在輸入端檢測(cè)到的光子導(dǎo)致的80000光子從熒光屏的脈沖）。 熒光體相匹配的眼的光譜靈敏度和往往是不理想的CCD。 一個(gè)增強(qiáng)型CCD的分辨率取決于兩個(gè)增強(qiáng)器和CCD，但通常是由增強(qiáng)器微通道板的幾何形狀不限于，單CCD的約75％。 *新一代的圖像增強(qiáng)器（藍(lán)色表示加第三代或有時(shí)第四代，圖2）采用較小的微通道（6微米直徑）和更好的包裝形狀比以前的型號(hào)，并且將得到大幅提高分辨率消除雞的困擾早期設(shè)備的電線固定模式噪聲。 該寬的光譜靈敏度和高量子效率的“高的藍(lán)色”GaAs和磷砷化鎵（砷化鎵）光電陰極（圖2）是非常適合于熒光或低光級(jí)顯微鏡應(yīng)用。

圖像增強(qiáng)器具有減小intrascene動(dòng)態(tài)范圍相比，慢掃描CCD相機(jī)，它是很難從一個(gè)增強(qiáng)型CCD相機(jī)獲得*過(guò)256倍的強(qiáng)度范圍（8位）。 放大器的增益可迅速且可再現(xiàn)地改變，以適應(yīng)變化的場(chǎng)景的亮度，由此增加了interscene動(dòng)態(tài)范圍。 的確，由于圖像增強(qiáng)器可以迅速地門控（在幾納秒打開(kāi)或關(guān)閉），相對(duì)較亮的對(duì)象可以通過(guò)在減少被可視化的“開(kāi)啟”時(shí)間。 阿門控，可變?cè)鲆嬖鰪?qiáng)型CCD相機(jī)市售同數(shù)量級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的12階。 門控，增強(qiáng)型CCD攝像機(jī)所需要的大部分時(shí)間分辨熒光顯微鏡的應(yīng)用，因?yàn)樘綔y(cè)器必須打開(kāi)和關(guān)閉以納秒或它的增益在同步與光源迅速調(diào)制。

從光電面以及從所述微通道板的電子倍增噪聲熱噪聲降低信號(hào)與噪聲的比值在一個(gè)增強(qiáng)型CCD相機(jī)到低于一個(gè)慢掃描CCD。 這些組件由光子通量的統(tǒng)計(jì)特性造成的噪音的貢獻(xiàn)取決于該裝置的增益和光電陰極的溫度。通常，減少的激化級(jí)的增益的是用來(lái)限制噪聲雖然增強(qiáng)型CCD攝像機(jī)可與一冷卻的光電陰極。

增強(qiáng)型CCD相機(jī)具有非常快的響應(yīng)限于由輸出磷光體和常CCD攝象機(jī)的時(shí)間常數(shù)讀出的是在圖像采集*慢的步驟。 由于低光束從綁定到或活細(xì)胞內(nèi)的熒光染料發(fā)出的，增強(qiáng)型CCD攝像機(jī)經(jīng)常用來(lái)研究動(dòng)態(tài)事件以及對(duì)離子敏感的熒光比例成像。 需要同時(shí)或幾乎同時(shí)采集兩個(gè)圖像在不同的激發(fā)或發(fā)射波長(zhǎng)比成像和增強(qiáng)型CCD相機(jī)具備必要的速度和靈敏度。

兩種*流行的方法，用于中繼的圖像增強(qiáng)器的輸出到一個(gè)視頻速率攝像頭（光導(dǎo)攝象管或CCD）是使用的光中繼透鏡耦合或者光纖耦合。 中繼透鏡被設(shè)計(jì)成從所述增壓器輸出窗口以*小的幾何失真或球面像差和項(xiàng)目盡可能多的圖像盡可能到視頻攝像裝置的捕獲光。 中繼透鏡的效率由下式給出：

其中T是透鏡傳輸（約0.9） 中 ，M是放大率（0.5倍和2倍之間的范圍內(nèi)），而f是透鏡的f值（1.0?2.8）。一個(gè)理想的1點(diǎn)01中繼透鏡，100％的透射和1.0的F數(shù)將得到的僅約12％的*大傳輸效率。 當(dāng)視頻傳感器（CCD陣列大小）的輸入窗口比增強(qiáng)器輸出窗口變小，中繼透鏡需要demagnify的圖像相匹配的傳感器的格式。 根據(jù)上面給出的效率方程耦合效率增加比例與縮小倍率。 如果增強(qiáng)器具有足夠的增益和輸出亮度，在中繼透鏡的損失可能沒(méi)有不利的整體性能的影響。 光中繼透鏡的工作以及與第二代變頻管和一些第三代（或第四代）管連接到Newvicon管或CCD探測(cè)器，因?yàn)楦咴鲆婧瓦@些增強(qiáng)器的屏幕高亮度有助抵銷的中繼透鏡的低效率。

用于耦合近程聚焦圖像增強(qiáng)器，以在CCD傳感器的*佳方法是通過(guò)一個(gè)光纖錐（圖1）。 這種方法實(shí)現(xiàn)了40％和80％相匹配的格式之間的耦合效率，但需要在粘結(jié)光纖錐度到兩個(gè)設(shè)備具有高度的技巧。 *大效率和*小的固定模式噪聲，當(dāng)在CCD前窗被除去達(dá)到和光纖錐進(jìn)行加工，直接以適應(yīng)到二極管陣列的表面上。 分辨率高，無(wú)瑕疵的圖像需要有一個(gè)小的纖維直徑（2和3微米之間），極少數(shù)缺失或損壞的纖維和低的固定模式噪聲精密的質(zhì)量錐度。

采用光中繼透鏡允許攝像機(jī)，CCD和/或增強(qiáng)管的方便的交換，并提供了敏感的視頻攝像機(jī)輸入的電隔離的高電壓和高頻率的電氣干擾存在于所述圖像增強(qiáng)器的輸出。 接合光纖錐到CCD表面是相對(duì)固定的，并且在CCD失敗可導(dǎo)致昂貴的圖像增強(qiáng)器和光纖錐的損失。 為了緩解這一問(wèn)題，改進(jìn)非常任理事國(guó)，光學(xué)匹配，硅粘接材料使人們有可能拆卸光纖耦合系統(tǒng)沒(méi)有破壞。