Was ist ein Bildverstärker?
Bildverstärker sind Geräte, die sehr schwaches Licht oder Röntgenstrahlen erkennen und diese durch tausend- bis zehntausendfache Verstärkung sichtbar machen.
Diejenigen, die Röntgenstrahlen sichtbar machen, werden als Röntgenbildverstärker bezeichnet, während diejenigen, die Fluoreszenz und anderes schwaches Licht sichtbar machen, MCP-Bildverstärker (Micro Channel Plate) genannt werden.
Fluoreszenz- und Nachtlicht sind im Grunde genommen extrem schwach, so dass sie in Elektronen umgewandelt werden, die dann elektrisch verstärkt werden, um einen Kontrast zu erzeugen, der sie wie ein Bild erscheinen lässt.
Anwendungen von Bildverstärkern
Bildverstärker werden auch beim medizinischen Röntgen eingesetzt, wo die Exposition des menschlichen Körpers gegenüber Röntgenstrahlen kontrolliert werden muss, da Röntgenstrahlen eine Form von Strahlung sind. Bildverstärker werden häufig eingesetzt, weil sie Bilder sichtbar machen können, indem sie nur mit sehr schwacher Röntgenstrahlung belichtet werden, und weil sie Röntgenbilder in Echtzeit anzeigen können.
MCP-Bildverstärker werden auch in medizinischen Fluoreszenzgeräten für die Fluoreszenzfärbung von Mitochondrien in Zellen verwendet.
Auch die schwachen Bilder von Himmelsobjekten, die mit einem astronomischen Teleskop aufgenommen werden, lassen sich mit Bildverstärkern gut beobachten.
Funktionsweise von Bildverstärkern
Ein MCP-Bildverstärker besteht aus drei Komponenten: einer Photokathode, die Licht empfängt und Photoelektronen erzeugt, einem MCP, der die Elektronen verstärkt, und einer fluoreszierenden Oberfläche, die die verstärkten Elektronen reflektiert (es werden US-JEDEC-Klassifizierungsbezeichnungen wie P43 und P46 verwendet). Der MCP kann auch aus einem Bündel von Lichtleitfasern bestehen.
Bei Röntgenbildverstärkern werden Röntgenstrahlen durch ein Eingangsfenster (Borosilikatglas, Aluminium, Titan usw.) aufgenommen, die Röntgenstrahlen werden zunächst an der fluoreszierenden Eingangsfläche, die aus feinen Säulen aus CsI oder ähnlichem Material anstelle einer Photokathode gebildet wird, in Fluoreszenz umgewandelt, und die Fluoreszenz wird an der Photokathode in Photoelektronen umgewandelt. Die Fluoreszenz wird an der Fotokathode in Fotoelektronen umgewandelt. Die Elektronen werden weiter beschleunigt und durch die Fokuselektrode und die Anode zu einem Bild auf der fluoreszierenden Ausgangsoberfläche (z. B. ZnCSAg) geformt. Dieses Bild wird von einer CCD-Kamera oder anderen Mitteln durch das Ausgangsfenster in elektronische Informationen umgewandelt und in ein Fernsehbild oder eine Fotografie umgewandelt.
Auf diese Weise werden Fluoreszenz- und Röntgenstrahlen in einem Gerät, das ihnen entspricht, in Elektronen umgewandelt, und das verstärkte Bild wird vom menschlichen Auge als sichtbares Bild wahrgenommen.
Durch Hinzufügen eines optischen Verschlusses sind MCP-Bildverstärker in der Lage, den Moment von Hochgeschwindigkeitsphänomenen zu erfassen.
Zusätzliche Informationen zu Bildverstärkern
(Material der Photokathode)
Für MCP-Bildverstärker muss je nach Wellenlänge des Lichts ein Material mit hoher Quanteneffizienz (Effizienz der Umwandlung von Photonen in Photoelektronen) gewählt werden.
1. Alkalische Photokathode
- CsTe: hohe Empfindlichkeit im ultravioletten Bereich (Wellenlänge unter 320 nm).
- Bialkali: hohe Empfindlichkeit im UV- bis sichtbaren Bereich
- Multialkali: hohe Empfindlichkeit vom UV- bis zum sichtbaren Bereich
2. Kristall-Fotokathode
- GaAs: hohe Empfindlichkeit vom sichtbaren bis zum nahen Infrarotbereich
- GaAsP: hohe Empfindlichkeit im sichtbaren Bereich