一种微光像增强器的抗电磁干扰能力弱，不能通过电磁兼容（electromagnetic compatibility, EMC）试验，因此推测其在战场的复杂电磁环境下很可能出现同试验结果一样的现象，即荧光屏闪烁、高亮、熄灭等，可能干扰夜视观察。为了满足 EMC要求，本文首先进行电磁兼容试验摸底，基于试验结果分析该像增强器的 EMC设计薄弱环节，确定了影响 EMC的关键因素，其次开展高频滤波、金属屏蔽和低阻抗接地等设计技术，最终在 200 V/m强电场抗干扰试验中，该微光像增强器在全频率范围内稳定显示，通过了测试，具备了抗电磁干扰能力。

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。

针对匹配自动门控电源的超二代像增强器高低温条件下亮度增益和最大输出亮度产生漂移的问题，分析了温度补偿原理，设计了温度补偿方案，通过实验确定了温度补偿系数，验证了该温度补偿方案的合理性。实验结果表明，低照条件（输入照度低于 5×10－4 lx），通过将 MCP电压降低 14.7 V能够将低温（－45℃）亮度增益从 121%降低到 105%以内，通过将 MCP电压增加 16.5 V能够将高温（55℃）亮度增益从 77%提高到 99%以上；高照条件（输入照度高于 5×10－4 lx），通过将阳极电流设定值降低 14%能够将低温最大输出亮度从 114%降低到 104%以内，通过将阳极电流设定值增加 12.6%能够将高温最大输出亮度从 87%提高到 91%以上。因此，采用本文所述温度补偿技术能够有效提高自动门控像增强器高低温条件下亮度增益和最大输出亮度的一致性。

为进一步提高超二代像增强器分辨力, 分析了阴极输入窗、多碱光电阴极、微通道板、荧光屏等对超二代像增强器分辨力的影响, 提出了减小阴极近贴距离、减小微通道板通道孔径、减小光纤面板输出窗丝径以及对微通道板镀制防电子弥散膜来提高分辨力的方法, 并通过实验得到了验证。实验结果表明, 随着阴极近贴距离的不断减小, 分辨力可以得到逐步提高。阴极近贴距离为 0.08 mm的条件下, 缩小光纤面板输出窗的丝径, 缩小微通道板的孔径, 且在微通道板的输出面镀制防电子弥散膜, 可以使超二代像增强器的分辨力达到 72 lp/mm, 最高可达到 76 lp/mm, 比原有超二代像增强器的分辨力提高了 33.33%。

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。

为研究三代微光像增强器亮度增益对像质的影响, 提出对不同增益条件下荧光屏输出图像的像质进行对比分析, 以提高三代微光像增强器的成像质量。首先, 在三代微光像增强器的理论基础上, 论证了亮度增益会直接影响像增强器的成像质量。然后, 通过图像质量评价的两个重要参数信噪比和分辨力, 建立像质评价系统并搭建实验装置。最后, 通过实验结果表明, 在无月夜天光照度条件下, 当亮度增益取得最佳值时, 输出图像在视场明亮清晰的同时分辨力由 32 lp/mm提升至 40.3 lp/mm。证明该研究对夜间环境中, 如何通过合理设置亮度增益值使微光夜视仪获得最佳成像质量具有指导意义。

随着国内像增强器性能的逐步提高，闪烁噪声成为分辨力进一步提升的障碍之一。为了深入分析和研究闪烁噪声的相关特性，筛选性能更好的像增强器并进一步改进生产工艺，设计了一套闪烁噪声测试系统。通过驱动长光辰芯GSENSE400BSI系列低照度CMOS图像传感器，采集像增强器荧光屏上的图像，利用USB接口传输数据至上位机进行图像分析。实验中对像增强器进行测试，得到了相应的闪烁噪声离散系数分布，发现在2.8×10^-6 lx照度环境下噪声最为明显，信噪比越高的像增强器整体离散系数越低。利用连通域检测算法，在二值化阈值为100的条件下，三种型号像增强器在连续200张图像中的高亮噪声数量平均值分别为5.18，1.40，0.86，重复性分别为1.26%，3.23%，2.66%，可以将离散系数和高亮噪声数量作为评价像增强器显示质量的指标之一。

二代像增强器采用Na2KSb光电阴极, 三代像增强器却采用 GaAs光电阴极。由于GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度, 因此三代像增强器的性能远高于二代像增强器。在二代像增强器基础上发展的超二代像增强器, 阴极灵敏度有了很大提高, 因此性能也有很大提高, 同时大大缩短了与三代像增强器的性能差距。超二代像增强器属于 Na2KSb材料体系, 生产成本低, 与三代像增强器相比性价比较高, 所以欧洲的像增强器产商选择了超二代像增强器技术的发展路线。超二代与三代像增强器技术并行发展了 30多年, 两者性能均有大幅提高。超二代与三代像增强器的性能差距主要体现在极低照度(＜10－4 lx)条件下, 而在其它照度条件下, 性能基本相当。超二代像增强器的性能仍有提高的空间。增益方面, 在微通道板的通道内壁上制作高二次电子发射系数的材料膜层可以提高增益；信噪比方面, 采用光栅窗可提高阴极灵敏度, 从而提高信噪比；分辨力方面, 在微通道板输出端制作半导体膜层、采用高清荧光屏均可提高分辨力。阴极灵敏度是光电阴极的指标, 不是像增强器的整体性能指标。阴极灵敏度对像增强器整体性能的影响体现在增益、信噪比以及等效背景照度指标中。无论是超二代还是三代像增强器, 都区分不同的型号。不同型号的超二代或三代像增强器性能均不相同。超二代和三代像增强器的性能指标是在 A光源条件下测量的, 而 A光源光谱分布与实际应用环境中的光谱分布并不等同, 同时 Na2KSb和 GaAs光电阴极的光谱分布不相同, 所以超二代和三代像增强器的信噪比、分辨力等性能指标不具备可比性。