追尋屬于微光夜視儀的歷史

這么帥的夜訓(xùn)圖阶女,你見過沒颊糜?


一串串曳光彈劃破夜空,一輛輛主戰(zhàn)坦克秃踩、輪式突擊炮衬鱼、步兵戰(zhàn)車馳騁山林……這是陸軍第42集團(tuán)軍進(jìn)行“合成營山地進(jìn)攻戰(zhàn)斗”實彈戰(zhàn)術(shù)演練。新型無人機(jī)憔杨、微光夜視儀鸟赫、紅外熱成像儀等先進(jìn)夜間觀察與指揮器材,讓官兵在黑夜中耳聰目明消别!在黑夜作戰(zhàn)最最最重要的還數(shù)微光夜視儀了抛蚤!

對于這么炫酷的微光夜視儀你了解多少?

現(xiàn)在就讓小編帶你們?nèi)チ私庖幌挛⒐庖挂晝x的發(fā)展歷程寻狂!

第一代微光夜視儀

20世紀(jì)40年代研制成功的主動式紅外夜視儀是夜視器材的鼻祖岁经,它的出現(xiàn)使人類第一次看到黑暗中的目標(biāo)。主動式紅外夜視儀成像清晰蛇券,對比度好缀壤,但由于需要紅外光源照射朽们,存在著能耗大,易暴露的缺點诉位。

1962年,美國人研制成功像增強(qiáng)器菜枷,使得夜視器材的發(fā)展產(chǎn)生了一個飛躍苍糠。

我們平時所謂的黑夜,很少是絕對黑暗的啤誊,因為自然界總是存在著微弱的光線岳瞭,例如星月光,大氣的輝光和黃道光蚊锹。即使肉眼不容易察覺的星星瞳筏,對地面的照度仍然可以達(dá)到2x10負(fù)4次方勒克司。能夠利用如此微弱的光線進(jìn)行觀測牡昆,是因為兩個技術(shù)上的重大突破姚炕。

首先,研制成功了靈敏度極高的光電陰極丢烘,既S-20多堿光電陰極柱宦。比以前的光電陰極靈敏度提高了一個數(shù)量級,使得夜視儀的光電增益大大提高播瞳。

另一個突破是采用了光學(xué)纖維面板掸刊。既一種由大量光導(dǎo)纖維組成的薄板陣列,每根纖維傳導(dǎo)一個像素減少了光的散射赢乓,傳導(dǎo)效果好忧侧,由于可以將纖維的末端排列成曲面,天然的避免了像差牌芋,大大提高了成像質(zhì)量蚓炬。

將多個上述結(jié)構(gòu)的像增強(qiáng)管串聯(lián)起來,將光線逐級放大姜贡,使得極其微弱光線下的圖象放大到了人眼可以清晰觀看的程度试吁,便實現(xiàn)了無須紅外照明的微光觀測。

越南戰(zhàn)爭時期楼咳,美國將利用級聯(lián)像增強(qiáng)技術(shù)投入實戰(zhàn)應(yīng)用熄捍,研制成功了第一帶微光夜視儀,主要有AN/PVS-2星光鏡母怜,AN/TVS-2班組武器瞄準(zhǔn)鏡和AN/TVS-4微光觀察鏡余耽。

微光夜視儀的工作原理可以歸納為:目標(biāo)反射的微弱光線經(jīng)物鏡會聚后在像增強(qiáng)器的陰極面上成像,逐級放大并將紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽馄谎谧詈笠患壍臒晒馄辽闲纬捎凶銐蛄炼群颓逦鹊膱D象碟贾,供使用者觀察币喧。

第二代微光夜視儀

微光夜視儀能耗小,但是體積仍然嫌大袱耽,越戰(zhàn)期間杀餐,美國人又研制成了微通道板像增強(qiáng)器,于是第二代微光夜視儀應(yīng)運(yùn)而生朱巨。

有些材料具有在電子的撞擊下能夠發(fā)射出更多的電子的特性史翘,60年代,材料研究獲得突破冀续,導(dǎo)致了微通道板像增強(qiáng)器的誕生琼讽。

連續(xù)型通道像增強(qiáng)器的原理是一根內(nèi)壁涂有電子發(fā)射材料的細(xì)管子,在管子兩端的電極上加上直流電壓洪唐,當(dāng)電子從管子一頭射入時钻蹬,便在管內(nèi)來回碰撞,激發(fā)出越來越多的電子凭需,這些電子被管壁的電壓加速问欠,并且碰撞出的幾何級數(shù)增加的電子,使得管子末端出射的電子獲得很高的增益粒蜈。

通道電子倍增器的電子增益與管壁內(nèi)的電子發(fā)射材料有關(guān)溅潜,與通道的長徑比有關(guān),與電壓有關(guān)薪伏,但與通道的大小無關(guān)滚澜,所以可以做的極小,將其并列起來組成陣列嫁怀,就可以用來傳遞顯示圖象了设捐。單根通道的直徑一般為10-12微米,長500微米塘淑,一塊通道板包含數(shù)百萬根通道管萝招,既數(shù)百萬像素,可以使圖象的亮度增加幾千乃至上萬倍存捺。

微通道的制作對工藝的要求很高槐沼。微通道板的制作方法有多種,一般采用實芯拉制法捌治。所制成的夜視儀像增強(qiáng)器有兩種岗钩,一種叫做近貼式,一種叫做倒像式肖油。

近貼式微通道板像增強(qiáng)器將通道板放置在光電陰極和熒光屏之間兼吓。陰極發(fā)射的電子束在電場作用下打到微通道板上,經(jīng)過倍增后森枪,投射到熒光屏上成像视搏。由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系审孽,這種夜視儀尺寸小,但鑒別率較低浑娜,光學(xué)增益相對小些佑力,需附加正像裝置,又稱為薄片管筋遭。

倒像式微通道板像增強(qiáng)器搓萧,是在熒光屏前面放置微通道板,能達(dá)到幾萬倍以上的光學(xué)增益宛畦,而且不用再次倒像。

第二代產(chǎn)品比第一代有如下優(yōu)點:

總長度是第一代的1/3甚至更短揍移,質(zhì)量輕次和,使制成的夜視儀整機(jī)尺寸大大降低。例如1970年美國步槍用AN/PVS-3微光瞄準(zhǔn)鏡比第一代長度縮短2/3那伐,質(zhì)量減輕一半踏施,價格降低一半,靈敏度卻大幅度提高了罕邀。

微通道出射的電子達(dá)到一定數(shù)量后便會飽和畅形,所以突然出現(xiàn)的強(qiáng)光不會燒壞夜視儀,先天具備防強(qiáng)光功能诉探。

中國于20世紀(jì)80年代研制成功了第二代微光夜視儀日熬,可以用做班組武器的瞄準(zhǔn)具,也可以單獨作為觀察儀器使用肾胯,具有排除強(qiáng)光干擾的功能竖席。

第三代和第四代微光夜視儀

20世紀(jì)70年代中期,美國人在研制新的高性能光電陰極方面取得了突破敬肚,于80年代研制出采用負(fù)電子親和勢砷化鎵光電陰極的第三代像增強(qiáng)器毕荐,并以此為基礎(chǔ)研制出飛行員用夜視眼鏡。第二代和第三代夜視器材目前仍是西方軍隊裝備的主流艳馒。

電子親和勢指的是半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級間的能量值憎亚,它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時,電子逸出材料的難易程度弄慰。電子親和勢越小第美,就越容易逸出。如果電子親和勢為零或負(fù)值陆爽,則意味著電子處于隨時可以脫離的狀態(tài)斋日,用電子親和勢為負(fù)值的材料制作的光電陰極,由光子激發(fā)出的電子只要能擴(kuò)散到表面就能逸出墓陈,因此靈敏度極高恶守。砷化鎵正是科學(xué)家們尋找的合適材料第献。

由于高靈敏度負(fù)電子親和勢光電陰極制作難度大,所以目前該技術(shù)掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中兔港,一些國家只能依賴進(jìn)口庸毫。

自從20世紀(jì)80年代以來,美國的廠商就按照美國陸軍的要求衫樊,生產(chǎn)用于夜視眼鏡的第三代像增強(qiáng)管飒赃,在1998年美國陸軍與利頓公司和ITT公司簽訂合同之既,第三代管的性能似乎已經(jīng)達(dá)到了極限科侈,但是利頓公司在投標(biāo)中拋出了殺手锏——無膜微通道板像增強(qiáng)器载佳。

第三代管為了防止離子反饋損壞精致的光電陰極,都鍍有一層離子障膜臀栈。利頓公司找到了不用離子障膜而保護(hù)光電陰極的方法蔫慧,在不降低夜視儀壽命的前提下,探測距離和分辨率顯著提高权薯,在非常黑的環(huán)境下更是如此姑躲。

新式的夜視儀還采用了自動門控電源和無暈成像技術(shù)∶蓑迹可以自動控制光電陰極電壓黍析,改善在環(huán)境光線過強(qiáng)或有照明的情況下的夜視效果。無暈成像可以極大的減少由電子在像增強(qiáng)管的光電陰極到板的空隙中散射而引起的光暈屎开。

以上新技術(shù)的出現(xiàn)使得夜視儀的性能得到又一次飛躍阐枣,所以被稱做第四代微光夜視儀。

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