Balas trazadoras encordadas perforaron el cielo nocturno, y filas de tanques de batalla principales, cañones de asalto con ruedas y vehículos de combate de infantería avanzaban a toda velocidad a través de las montañas... Esta era la munición real de un "ataque sintético en el campo de batalla" de ejercicios tácticos del 42º Grupo de Ejército del Ejército. Equipos avanzados de observación y mando nocturno, como nuevos drones, dispositivos de visión nocturna con poca luz, cámaras termográficas infrarrojas, etc. , ¡permitiendo a los oficiales y soldados oír y ver en la oscuridad! ¡Lo más importante cuando se lucha en la oscuridad es la visión nocturna con poca luz!
¿Cuánto sabes sobre un dispositivo de visión nocturna tan genial en condiciones de poca luz?
¡Ahora déjame explicarte el desarrollo de equipos de visión nocturna con poca luz!
La primera generación de dispositivos de visión nocturna con poca luz
El dispositivo de visión nocturna por infrarrojos activo desarrollado con éxito en la década de 1940 es el creador de los equipos de visión nocturna. El objetivo era claramente visible en el. oscuridad. Los dispositivos de visión nocturna por infrarrojos activos tienen imágenes claras y buen contraste, pero requieren iluminación con una fuente de luz infrarroja, por lo que tienen las desventajas de un alto consumo de energía y una fácil exposición.
En 1962, los estadounidenses desarrollaron con éxito un intensificador de imagen, logrando un salto en el desarrollo de equipos de visión nocturna.
Lo que normalmente llamamos noche rara vez es absolutamente oscuro, porque siempre hay luz débil en la naturaleza, como la luz de la luna, el resplandor atmosférico y la luz zodiacal. Aunque las estrellas no se perciben fácilmente a simple vista, la iluminación en la Tierra puede alcanzar 2x10 menos 4 lux. La observación con una luz tan tenue es posible gracias a dos grandes avances tecnológicos.
En primer lugar, se desarrolló con éxito el fotocátodo multiálcali fotocátodo de alta sensibilidad S-20. La ganancia fotoeléctrica de los dispositivos de visión nocturna ha mejorado considerablemente en comparación con la sensibilidad de los fotocátodos anteriores.
Otro avance es el uso de paneles de fibra óptica. Es una matriz de placas delgadas compuesta por una gran cantidad de fibras ópticas. Cada fibra óptica conduce un píxel para reducir la dispersión de la luz y tiene un buen efecto de transmisión. Dado que los extremos de las fibras ópticas pueden disponerse en superficies curvas, naturalmente se evitan las aberraciones y la calidad de la imagen mejora considerablemente.
Al conectar varios tubos intensificadores de imagen con la estructura anterior en serie para amplificar la luz paso a paso, las imágenes bajo una luz extremadamente débil se pueden ampliar a un nivel que el ojo humano pueda ver claramente, sin lograr iluminación infrarroja. Observación con poca luz.
Durante la Guerra de Vietnam, Estados Unidos puso en práctica la tecnología de mejora de imágenes en cascada y desarrolló con éxito el primer equipo de visión nocturna con poca luz, que incluía principalmente visores de luz estelar AN/PVS-2 y AN/TVS-2. armas del equipo y alcance de visualización AN/TVS-4 con poca luz.
El principio de funcionamiento del dispositivo de visión nocturna LLL se puede resumir de la siguiente manera: la luz débil reflejada por el objetivo es condensada por la lente del objetivo y reflejada en la superficie del cátodo del intensificador de imágenes. se amplifica gradualmente y se convierte en luz visible. Finalmente, se forma una imagen con suficiente brillo y claridad en una pantalla para que los usuarios la observen.
El dispositivo de visión nocturna con poca luz de segunda generación
El dispositivo de visión nocturna con poca luz consume menos energía, pero aún es demasiado grande. Durante la Guerra de Vietnam, los estadounidenses desarrollaron un intensificador de imágenes de placas de microcanales y surgió la segunda generación de dispositivos de visión nocturna en condiciones de poca luz.
Algunos materiales tienen la característica de liberar más electrones bajo el impacto de los electrones. En la década de 1960, los avances en la investigación de materiales llevaron a la creación de intensificadores de imágenes de placas de microcanales.
El principio de un intensificador de imágenes de canal continuo es un tubo delgado con una pared interior recubierta con un material emisor de electrones y se aplica un voltaje de CC a los electrodos en ambos extremos del tubo. Cuando se inyectan electrones desde un extremo del tubo, chocan hacia adelante y hacia atrás dentro del tubo, excitando más y más electrones. Estos electrones son acelerados por el voltaje en la pared del tubo y los electrones emitidos desde el extremo del tubo obtienen una gran ganancia.
La ganancia de electrones del multiplicador de electrones del canal está relacionada con el material emisor de electrones en la pared del tubo, la relación de aspecto del canal y el voltaje, pero no tiene nada que ver con el tamaño del canal. por lo que puede hacerse extremadamente pequeño y colocarse en una matriz. Puede usarse para transmitir imágenes de visualización. El diámetro de un único canal es generalmente de 10 a 12 micras y la longitud es de 500 micras. Una placa de canal contiene millones de tubos de canal, es decir, millones de píxeles, que pueden aumentar el brillo de una imagen miles o incluso decenas de miles de veces.
La fabricación de microcanales requiere alta tecnología. Existen muchos métodos para fabricar placas de microcanales y generalmente se utiliza el método de extracción física del núcleo. Hay dos tipos de intensificadores de imágenes de visión nocturna, uno se llama tipo ajustado y el otro se llama tipo de imagen invertida.
Un intensificador de imágenes acoplado a una placa de microcanal coloca la placa del canal entre el fotocátodo y la pantalla fluorescente. El haz de electrones emitido por el cátodo incide en la placa de microcanales bajo la acción del campo eléctrico, se multiplica y se proyecta sobre la pantalla fluorescente para obtener imágenes. Por razones estructurales, este dispositivo de visión nocturna es de tamaño pequeño, pero tiene baja resolución y ganancia óptica relativamente pequeña. Debe estar equipado con un dispositivo vertical, también conocido como tubo delgado.
El intensificador de imagen de placa de microcanal de imagen invertida coloca la placa de microcanal frente a la pantalla fluorescente, que puede alcanzar decenas de miles de veces de ganancia óptica sin necesidad de invertir la imagen nuevamente.
En comparación con los productos de primera generación, los productos de segunda generación tienen las siguientes ventajas:
La longitud total es 1/3 incluso más corta que los productos de primera generación, y Es liviano, lo que reduce en gran medida el tamaño total del dispositivo de visión nocturna. Por ejemplo, en 1970, la mira AN/PVS-3 LLL utilizada en los rifles estadounidenses era 2/3 más corta que la primera generación, y el peso y el precio se redujeron a la mitad, pero la sensibilidad mejoró enormemente.
Los electrones emitidos por el microcanal se saturarán después de alcanzar una cierta cantidad, por lo que la luz fuerte y repentina no quemará el dispositivo de visión nocturna y tiene la función de evitar la luz fuerte.
En la década de 1980, mi país desarrolló con éxito el dispositivo de visión nocturna con poca luz de segunda generación, que puede usarse como mira para armas de equipo o como instrumento de observación independiente, con la función de eliminar interferencia de luz intensa.
Dispositivos de visión nocturna con poca luz de tercera y cuarta generación
A mediados de la década de 1970, los estadounidenses lograron un gran avance en el desarrollo de nuevos fotocátodos de alto rendimiento. En la década de 1980, desarrollaron un intensificador de imágenes de tercera generación utilizando un fotocátodo de arseniuro de galio con afinidad electrónica negativa y, basándose en esto, desarrollaron gafas de visión nocturna para pilotos. Los equipos de visión nocturna de segunda y tercera generación siguen siendo la corriente principal del equipo militar occidental.
La afinidad electrónica se refiere al valor de la energía desde la parte inferior de la banda de conducción del semiconductor hasta el nivel de energía del vacío, que representa la facilidad con la que los electrones pueden escapar del material cuando se produce el efecto fotoeléctrico. Cuanto menor sea la afinidad electrónica, más fácil será escapar. Si la afinidad electrónica es cero o negativa, significa que el electrón puede escapar en cualquier momento. El fotocátodo hecho de material con afinidad electrónica negativa puede escapar siempre que los electrones excitados por los fotones puedan difundirse hacia la superficie, por lo que la sensibilidad es extremadamente alta. El arseniuro de galio es justo el material que buscan los científicos.
Debido a la dificultad de producir fotocátodos de afinidad electrónica negativa de alta sensibilidad, esta tecnología está actualmente en manos de unos pocos países desarrollados, y algunos países solo pueden depender de las importaciones.
A partir de la década de 1980, los fabricantes estadounidenses produjeron tubos intensificadores de imagen de tercera generación para gafas de visión nocturna a petición del ejército estadounidense. Cuando el ejército de los EE. UU. firmó el contrato con Litton e ITT en 1998, el rendimiento del tubo de tercera generación parecía haber llegado a su límite, pero Litton arrojó su carta de triunfo en el intensificador de imágenes de placa de microcanal sin película.
Para evitar que la retroalimentación iónica dañe el delicado fotocátodo, el tubo de tercera generación está recubierto con una película bloqueadora de iones. Litton encontró una manera de proteger el fotocátodo sin utilizar una película bloqueadora de iones. El rango de detección y la resolución mejoran significativamente sin reducir la vida útil de los equipos de visión nocturna, especialmente en ambientes muy oscuros.
El nuevo dispositivo de visión nocturna también cuenta con alimentación automática y tecnología de imágenes sin halos. El voltaje del fotocátodo se puede controlar automáticamente para mejorar la visión nocturna cuando la luz ambiental o la luz son demasiado fuertes. Las imágenes sin halos pueden reducir en gran medida los halos causados por la dispersión de electrones en el espacio entre el fotocátodo y la placa del tubo intensificador de imágenes.
La aparición de las nuevas tecnologías anteriores ha hecho que el rendimiento de los equipos de visión nocturna vuelva a dar un salto adelante, por lo que se denomina cuarta generación de equipos de visión nocturna con poca luz.