研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律，掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合，得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降，分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中，亮度增益与工作时间呈指数函数变化，即当超二代微光像增强器在 10000 h的工作时间内，亮度增益随工作时间的变化速率较快，但随着工作时间增加，亮度增益下降速率变慢，且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化，且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后，其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关，且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言，微通道板增益的稳定性变化较大。

采用试验对比分析的方法, 从 MCP斜切角对像增强器的 MCP噪声因子、分辨力、MCP增益三方面的影响展开研究。试验结果表明, MCP斜切角在 5.～12.范围内时, MCP噪声因子与 MCP斜切角呈抛物线关系, 当 MCP斜切角为 9.时, MCP噪声因子最小; 分辨力与斜切角呈负相关关系, 当 MCP斜切角为 5.时, 分辨力最大; MCP增益随斜切角的增加呈抛物线变化, 当 MCP斜切角为 9°时, MCP增益最大。这主要是因为改变 MCP斜切角后, 光电子进入 MCP通道前端二次电子发射层的角度深度不同, 激发出的二次电子数及电子在 MCP输出端形成的散射斑半径存在差异。若要选择最佳 MCP斜切角, 必须综合考虑不同场景下对像增强器主要性能指标的要求。

开口面积比是微通道板（ MCP）重要的性能指标，在 MCP输入面进行扩口，对于 MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用，在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口，面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题，实质性批量应用非常困难。针对扩口 MCP难以制作和应用的问题，提出一种采用干法刻蚀进行 MCP扩口的方法，阐述了干法刻蚀进行 MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于 MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响，计算出合适的工艺参数范围，为开展实验研究奠定了基础。

针对带防离子反馈膜的微通道板(MCP)普遍存在的 C污染现象，开展了真空热处理、紫外臭氧辐照及氢气热处理试验，对各个试验结果进行了 MCP电性能测试及俄歇电子能谱(AES)研究，着重分析了 MCP表面 C含量及 MCP性能随不同试验方法的变化趋势。试验结果表明，C含量的降低对 MCP性能的提升具有显著作用，真空热处理对 C的分解作用甚微，紫外臭氧辐照及氢气热处理均可以较为彻底地去除 MCP表面 C污染，并且氢气热处理对 MCP增益性能的提升作用显著，效率最高。

通过基于电子学取数的测试系统，在地磁场环境对两种不同聚焦级结构的微通道板型光电倍增管(microchannel plate type photomultiplier tubes，MCP-PMT)进行了各项性能测试，例如单光电子谱、后脉冲、渡越时间涨落、信号上升下降时间、收集效率等。并通过改变光电倍增管与地磁场的相对位置，测得不同角度下 MCP-PMT的性能，并且经对比屏蔽磁场条件下与地磁场环境下 MCP-PMT的性能，定性分析了地磁场对 MCP-PMT的性能影响。

MCP是一种超快响应的电子倍增器，在像增强器和光电倍增管中有广泛应用。本文首先介绍了 MCP输入增强膜原理，之后利用真空镀膜方法在 MCP的输入端镀制了一层具有高二次电子发射系数的膜层，并通过面电阻、XPS表征了膜层特性。通过试验，对比测量了镀膜 MCP和常规 MCP像增强器的信噪比、 MCP增益以及像增强器分辨力，测量结果表明，镀膜 MCP像增强器的信噪比、 MCP增益较常规 MCP像增强器的信噪比、MCP增益均有提高，但像增强器分辨力有所下降。常规 MCP像增强器的信噪比平均为 25.27、MCP增益平均为 209.5、像增强器分辨力平均为 61 lp/mm，而镀膜 MCP像增强器的信噪比平均为 29.53、MCP增益平均为 450.5、像增强器分辨力平均为 54.75 lp/mm。镀膜 MCP像增强器信噪比和 MCP增益提高的原因是 MCP输入端镀膜以后，表面二次电子发射系数提高。另外由于 MCP输入端表面二次电子发射系数提高，导致镀膜 MCP输入端表面散射电子数量的增加，使得镀膜 MCP像增强器分辨力有所下降。

超快速时间特性的光电倍增管的时间特性研究, 对进一步研制国产超快时间响应的微通道板光电倍增管 (FPMT)具有重要的指导作用。本文基于高能物理通用的 VME测试方案, 设计装置采用皮秒激光器的单光子脉冲工作模式, 最终实现系统误差为 25 ps的 FPMT高精度时间测试系统。通过优化 FPMT阳极信号读出方式、优化分压器结构及分压比例, 对多款 FPMT的时间特性进行测试研究。并提出在非单光子工作模式下表征 FPMT时间分辨特性的本征时间下限值, 用以对比分析各种不同工作状态的 FPMT的时间分辨好坏。在对多款 FPMT读出方式完成优化结构设计和对比测试后, 研究结果表明, 目前实验室来自不同生产单位的样管中, 最佳的本征时间分辨下限值为 30 ps。

为了提升微通道板型光电倍增管（ MCP-PMT）能量分辨率，研究不同分压比对能量分辨率的影响，通过分析光电子从入射到倍增的过程，研究影响 MCP-PMT能量分辨率的因素。通过调节光电倍增管（ PMT）聚焦极电压、两片通道板分压以及通道板间隙电压解决了增益动态范围小、能量分辨率差的问题。实验结果表明，减小聚焦极电压可提高分辨率但收集效率会降低，提高 MCP2电压后分辨率略有降低同时动态范围大幅提高，通道板间加反向电压可显著提升能量分辨率。根据实验结果，设计了一种 MCP1与 MCP2分压比 1:1.6、通道板间隙加－35 V反向电压的分压器，将其应用于 50只样管，并对样管进行测试，其平均能量分辨率从 44减小到 33，有效地改善了微通道板型光电倍增管的能量分辨率。

提出了基于阴极选通电源技术的微光夜视仪强光防护装置设计方法, 该方法是在像增强器阴极两端加入选通电源, 电源感知进入像增强器的光量, 根据输入光强度的变化, 控制电路自动高速接通或者切断像增强器上的直流高压, 利用荧光屏电流作为反馈信号, 通过调节门脉冲信号的占空比, 使得像增强器工作时间缩短, 保持荧光屏上输出图像的亮度不变。介绍了电源的工作原理及设计方法, 描述了强光防护的实现过程, 利用阴极选通电源技术对近贴式像增强器的电源进行了改造。试验结果表明, 该方法电路简单, 实现了强光防护, 扩展了仪器在不同光照下的应用范围, 提高了仪器的使用性能。