数字微光器件作为新一代微光夜视装备的核心器件，相比于传统真空微光器件因具有数字化输出的优势而备受各国重视。本文综述了低照度CCD（charge-coupled devices）/CMOS（complementary metal oxide semiconductor）、科学级CMOS、像增强型CCD/CMOS、电子倍增CCD及电子轰击APS（active pixel sensor）/CCD等数字微光器件的研究现状，分析了数字微光器件的应用情况。最后，提出了微光技术和数字微光器件的发展趋势。

荧光粉是微光像增强器荧光屏的关键材料，可将电子图像转换为可见光学图像，其性能对像增强器的分辨力、发光光谱、调制传递函数、余辉等性能有重要影响。针对国内外目前像增强器的发展情况，就国内外像增强器荧光屏常用的P20（（Zn,Cd）S∶Ag）、P22（ZnS∶Cu,Al）、P31（ZnS∶Cu）、P43（Gd₂O₂S∶Tb）和P45（Y₂O₂S∶Tb）开展相应的性能对比研究，分别对这5种荧光粉的物相结构、光谱特性、发光效率及分辨力等性能进行了表征，分析了不同种类荧光粉的适用条件。结果表明：这5类常用荧光粉对于像增强器的不同性能提升各有贡献，其中分辨力较高的为P43荧光粉，发光效率较高的为P22荧光粉，而人眼观测舒适度最好的则为P45荧光粉。鉴于对微光像增强器高性能的要求，在选用微光像增强器用荧光粉时可选用综合性能较为优越的P22和P43荧光粉，也可根据像增强器的具体性能要求及实际使用需求选用合适的荧光粉种类。

电子轰击有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor, EBAPS）作为真空-固体混合型微光器件，其性能和工作寿命一定程度上取决于器件内部真空度保持情况。分析造成EBAPS器件真空度下降的原因，推断出真空度恶化的严重后果，提出提高和保持EBAPS器件内部真空度的手段，通过搭建超高真空除气系统对EBAPS器件中核心部件电子敏感CMOS部件的放气特性进行了研究，并根据研究结果得到最佳的除气工艺参数，为EBAPS数字化微光器件的制备提供了技术基础。

针对微光夜视条件下增强型CMOS（ICMOS）图像信噪比低、随机噪声明显的问题，提出了一种基于双残差注意力网络的ICMOS图像去噪算法。为了制作ICMOS噪声图像数据集，采用ICMOS相机在特定照度环境下拍摄静态噪声图像序列，然后采用多帧平均的方法获得每个序列对应的无噪声真值图像；其次，为了直接从噪声图像中提取噪声分量，设计了一种结合噪声残差学习和残差网络模块的双残差网络模型，并引入通道注意力机制给模型的特征图维度赋予权重，在提升模型学习能力的同时降低了模型复杂度；最后，采用网络训练所得模型对测试图像进行去噪实验。对比实验结果表明，本文提出的算法得到的峰值信噪比较经典的BM3D算法提升了9.56 dB，结构相似度提升了0.050 3。从主观效果可以看出，本文算法可以更好地去除ICMOS图像噪声，保留图像细节，同时，具有较高的运行效率。

为提高激活后GaAs光阴极的稳定性，延长微光夜视器件的工作寿命，围绕Cs/O激活方法和衰减特性进行实验研究。通过对比传统“yo-yo”激活法和改进“yo-yo”激活法在Cs/O激活光电流、光谱响应以及光照衰减方面的差异，发现采用改进“yo-yo”激活法的GaAs光阴极光谱灵敏度更高且稳定性更好。利用四极质谱仪监测真空腔内残气成分和分压强变化，基于衰减模型拟合光电流实验曲线，求得不同残气成分对GaAs光阴极性能衰减影响的权重因子。结果表明水蒸气和二氧化碳的影响最大，甲烷和一氧化碳次之，氢气几乎不产生影响，而其它碳氢有机分子也会产生负面影响。总体看来，改进的“yo-yo”激活法对GaAs光阴极表面吸附含氧气体分子造成的性能衰减具有明显的改善效果，这将有助于提高微光夜视器件中GaAs光阴极的稳定性。