攝像管

攝像管主要由光電轉換（光電變換與存儲部分）和電子束掃描系統（閱讀部分）組成。光電轉換系統利用光電發射作用或光電導作用，將攝像機鏡頭所攝景物的光影像在靶上轉換為相應的電位分布圖。掃描系統使電子束在靶上掃描，將此電位分布圖逐行逐點地轉換為電信號。常用的攝像管有光導攝像管、超正析像管（或稱移像直像管）和分流直像管等。

其過程可分為三步驟：

1.光敏元件接收輸入圖像的輻照進行光電轉換，並將二維光強轉變為電量——（光電轉化）；

2.攝像管的電荷存儲元件在一幀的周期內連續積累光敏元件產生的電量，並保持電荷量在空間的分佈，存儲電荷的元件稱之為靶——（電荷積累與存儲）；

3.攝像管的電子槍產生空間二維掃描的電子束，在一幀的周期內完成全靶面的掃描——（轉移電荷）。

將光的圖像轉變為電視信號的電子束管。攝像管在電視傳輸系統中的作用是：將被攝景物圖像分割成若干小單元（像素），順序將各像素的亮度轉變成與之成正比例的隨時間變化的電脈衝信號。這種電脈衝信號便於傳輸，輸送到電視機或監視器可再還原成光的圖像，也可將電脈衝信號記錄在磁帶或記憶器件中。

1933年V.K.茲沃雷金髮明光電攝像管。1947年製成超正析像管。現代多用氧化鉛視像管、硒砷碲視像管等作為廣播用高質量攝像管。硫化銻視像管用於企事業單位，內附濾色器的單管彩色攝像管用於家庭。此外，還有將 X射線、紫外線、紅外線、超聲波等信息變換為電信號的特殊攝像管和高靈敏度的微光攝像管，廣泛用於各種閉路電視系統和測量、監視、識別等方面。攝像管發展趨勢是大力提高攝像的像質（高解析度、高靈敏度、低惰性、高信噪比、抗強光、抗燒傷）和性能（穩定性、可靠性、機動性、經濟性）。某些一般用途的攝像管有可能被固體攝像器件所取代。

雖然各類攝像管在原理和結構上存在差異，但其基本組成部分相同。

1.光電轉換器：其作用是將輸入景物光的圖像轉換成電荷圖像。光電轉換器有光電發射型和光電導型兩種。

2.電荷的積累和存儲部分：在光電轉換器產生電荷圖像或電子密度圖像的同時，在一幀時間裡不斷地在儲荷介質上積累電荷，以提高靈敏度。

3.電子束閱讀部分：由儲荷介質將電荷圖像轉變成電點陣圖像，經過掃描電子束閱讀轉變成視頻輸出信號。電子束閱讀有快速和慢速兩種方式。

4.放大級：攝像管中採用的信號放大方式有移像式增益、靶面次級發射增益、電子激發電導與次級電子電導增益等。

視像管即光電導攝像管。視像管種類很多，包括氧化鉛管、硫化銻管、有硒化鎘管、硒砷碲管、碲化鋅鎘管、硅靶管等，它們的原理基本相同，只是靶材料和結構形式不同。

以氧化鉛為光電材料的光電導攝像管。氧化鉛管是彩色廣播電視中採用的主要管型。它由閱讀系統和光電導靶兩大部分組成。光電導靶為結型PIN三層結構，即：①由受光面的透明導電層SnO和PbO接觸面形成的N型層;②由本徵PbO形成的中間層，即I層；③作為靶掃描面的P型層，即摻有受主雜質的 PbO層。光電導靶塗覆在管子玻璃面板的內表面上。

閱讀系統包括電子槍、聚焦線圈和偏轉線圈。工作時，SnO導電層上加有固定正電壓，慢速電子束掃描P層，使電位下降到陰極零電位，在靶上建立反向電場。當光學圖像透過窗口玻璃和信號電極入射到 PbO本徵層上時，產生電子-空穴對，它們在反向電場作用下被分離，並分別到達靶面的兩邊。這樣使得靶掃描面上電位升高，從而建立起與景物照度分佈相對應的電點陣圖像。當電子束再次掃描時，中和正電荷，靶面恢復零電位，同時從信號電極輸出視頻信號。利用不同的制管工藝可調節氧化鉛管對紅綠藍光的靈敏度，然後以三隻視像管為一組，裝於彩色攝像機中。

主要有硅增強靶攝像管、次級電子導電攝像管、超正析像管、分流管、返束視像管等。

現代用在極低照度下工作的性能最好的微光攝像管（圖2）。它由移像段和讀取區組成，採用硅二極體陣列靶。工作時，光圖像照射在光電陰極上，產生光電子圖像，經移像段加速轟擊硅靶，在N型區感應出2000倍的電子-空穴對，空穴向結區擴散，使結電容放電而提高P型島的電位，在掃描面建立電點陣圖像。再由電子束掃描輸出視頻信號。這種攝像管能在星光(10-3勒)光量子雜訊極限水平，用於微光電視。採用KCl靶面的次級電子導電攝像管，其結構與硅增強靶攝像管基本相同。具有移像段的攝像管尚有超正析像管和分流管。

一種高解析度攝像管，用於遠距離電視設備。它主要由光電導靶、電子槍和閱讀偏轉系統組成，採用硫氧化銻靶或硅靶。工作時，光導靶經光學圖像照射建立電位起伏。當電子束沿閱讀面掃描時，部分電子中和靶面正電荷，其餘從靶面反轉。反轉電子束受靶面信號電荷調製，經倍增后輸出。採用硫氧化銻靶面的50×50型返束視像管解析度可達10000行/像高，採用硅二極體陣列靶面的返束視像管極限解析度可達60行/毫米。