Intensificador de imagen


Un intensificador de imagen o tubo intensificador de imagen es un dispositivo de tubo de vacío para aumentar la intensidad de la luz disponible en un sistema óptico para permitir su uso en condiciones de poca luz, como por la noche, para facilitar la obtención de imágenes visuales de procesos con poca luz, como la fluorescencia. de materiales en rayos X o rayos gamma ( intensificador de imágenes de rayos X ), o para la conversión de fuentes de luz no visibles, como el infrarrojo cercano o el infrarrojo de onda corta en visible. Operan convirtiendo fotones de luz en electrones, amplificando los electrones (generalmente con una placa de microcanal), y luego convertir los electrones amplificados nuevamente en fotones para su visualización. Se utilizan en dispositivos como gafas de visión nocturna .

Los tubos intensificadores de imagen (IIT) son dispositivos optoelectrónicos que permiten que funcionen muchos dispositivos, como los dispositivos de visión nocturna y los dispositivos de imágenes médicas . Convierten niveles bajos de luz de varias longitudes de onda en cantidades visibles de luz en una sola longitud de onda.

Los intensificadores de imagen convierten los niveles bajos de fotones de luz en electrones, amplifican esos electrones y luego los convierten de nuevo en fotones de luz. Los fotones de una fuente de poca luz entran en una lente de objetivo que enfoca una imagen en un fotocátodo . El fotocátodo libera electrones a través del efecto fotoeléctrico cuando los fotones entrantes lo golpean. Los electrones se aceleran a través de un potencial de alto voltaje hacia una placa de microcanal (MCP). Cada electrón de alta energía que golpea el MCP provoca la liberación de muchos electrones del MCP en un proceso llamado emisión secundaria en cascada . El MCPestá formado por miles de pequeños canales conductores, inclinados en un ángulo que se aleja de lo normal para fomentar más colisiones de electrones y así mejorar la emisión de electrones secundarios en una avalancha de electrones controlada .

Todos los electrones se mueven en línea recta debido a la diferencia de alto voltaje entre las placas, lo que preserva la colimación , y donde ingresaron uno o dos electrones, pueden emerger miles. Un diferencial de carga separado (inferior) acelera los electrones secundarios del MCP hasta que golpean una pantalla de fósforo en el otro extremo del intensificador, que libera un fotón por cada electrón. La imagen de la pantalla de fósforo se enfoca mediante una lente ocular. La amplificación se produce en la etapa de placa de microcanal a través de su emisión secundaria en cascada. El fósforo suele ser verde porque el ojo humano es más sensible al verde que otros colores y porque históricamente el material original utilizado para producir pantallas de fósforo producía luz verde (de ahí el apodo de los soldados como 'TV verde' para dispositivos de intensificación de imagen).

El desarrollo de los tubos intensificadores de imagen comenzó durante el siglo XX, con un desarrollo continuo desde sus inicios.

La idea de un tubo de imagen fue propuesta por primera vez por G. Holst y H. De Boer en 1928, en los Países Bajos [1] , pero los primeros intentos de crear uno no tuvieron éxito. No fue hasta 1934 que Holst, trabajando para Philips, creó el primer tubo convertidor de infrarrojos con éxito. Este tubo constaba de un fotocátodo en las proximidades de una pantalla fluorescente. Con una lente simple, se enfocó una imagen en el fotocátodo y se mantuvo una diferencia de potencial de varios miles de voltios a través del tubo, lo que provocó que los electrones desprendidos del fotocátodo por los fotones golpearan la pantalla fluorescente. Esto hizo que la pantalla se iluminara con la imagen del objeto enfocada en la pantalla, sin embargo, la imagen no se invirtió. Con este tubo tipo convertidor de imagen, fue posible visualizar la luz infrarroja en tiempo real, por primera vez.


"Diagrama de un intensificador de imágenes".
Los fotones de una fuente de poca luz entran en la lente del objetivo (a la izquierda) y golpean el fotocátodo (placa gris). El fotocátodo (que está polarizado negativamente) libera electrones que se aceleran hacia la placa del microcanal de mayor voltaje (rojo). Cada electrón hace que se liberen múltiples electrones de la placa del microcanal. Los electrones se dirigen a la pantalla de fósforo de voltaje más alto (verde). Los electrones que golpean la pantalla de fósforo hacen que el fósforo produzca fotones de luz visibles a través de las lentes del ocular.
Una comparación fotográfica entre un tubo en cascada de primera generación y un tubo de oblea de segunda generación, ambos usando inversión electrostática, un fotocátodo de 25 mm del mismo material y la misma lente F2.2 de 55 mm. El tubo en cascada de primera generación presenta una distorsión en acerico, mientras que el tubo de la segunda generación tiene una distorsión corregida. Todos los tubos tipo inverter, incluidas las versiones de tercera generación, sufren alguna distorsión.
Un tubo intensificador de imagen de tercera generación con detalles superpuestos