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夜視儀化黑夜為白晝,已經廣泛應用在各種單兵武器、自行火炮、坦克、戰機、導彈和各種車輛上,是各種信息化武器裝備的重要組成部分,在夜間駕駛、夜間搶修、隱秘偵察、戰場救護中都有很重要的應用。所有這一切,都是以夜視成像技術為基礎發展起來的。夜視成像技術分微光夜視技術、熱成像夜視技術兩大類。1934,荷蘭的霍爾斯特( G Holst)等人成功研制出世界上第一只近貼式紅外變像管(O代管),它標志著夜視技術的誕生,人類從此可以在黑暗環境中觀察目標。但它依賴于紅外光源主動照射,體積大,容易被敵方偵測。工作原理是被動探測目標反射的人眼不可見的微弱光線,通過光電轉換,成萬倍放大目標影像,再通過熒光屏轉換為人眼可見的圖像。

目前,微光夜視技術已經從一代、二代、三代、超二代發展到四代水平具有體積小,重量輕,隱蔽安全等優點。

代微光夜視儀

一代微光夜視儀的核心器件通常由三級單級微光管通過光纖面板耦合級聯而成,每級單管可實現約50倍亮度增益,三級級聯后亮度增益可達10000倍以上增強了對微弱光信號的放大能力,省去了0代夜視儀必需的紅外探照裝置。

代微光夜視儀的優點是被動工作,不易暴露;三級級聯的微光管光增益高,目標圖像較清晰。缺點是防強光性能差,甚至難以在火光四射的戰爭環境下工作,而且體積較大,比較笨重。一代微光典型產品主要有YJD66型一代加微光夜視儀(手持式)

 

YJD66高清晰夜視儀是一款緊湊型手持式微光夜視儀。其5倍的放大倍率、先進的光學系統及成像明亮的高性能一代加微光管將帶給您的是一個清晰、銳利的觀察效果。內置一款遠距離紅外激光照明器,保證您在全黑的環境中,同樣可以清晰的進行觀察。同時具有安全的防強光功能、無眩光,不會讓黑暗影響了您的觀察力。

二代微光夜視儀

二代微光技術始于20世紀60年代對新的電子倍增器件一微通板(MCP)的探索與研究,70年代由美國人應用微通道板技術研制成功二代微光管。微通道板也成為二代微光的典型特征,它由數百萬個緊密排列的、內壁涂有二次電子發射材料的空心通道管組成,即數百萬像素,其通道芯徑間距約6-121m,長徑比40~60。由多堿光電陰極激發的初始電子進入通道后,在電場作用下與微通道板內壁碰撞激發出二次電子,并依次倍增,從而在輸出端獲得亮度增加幾千乃至上萬倍的電子圖像二代微光夜視儀按微光管工作方式分為兩類,即近貼式和倒像式。近貼管又稱為薄片管,是將微通道板放置在光電陰極和熒光屏之間,光電陰極發射的電子束在電場作用下通過微通道板倍增后,投射到熒光屏上成像。由于結構小,鑒別率較低,光學增益相對小些,需在夜視儀設計時附加正像裝置。倒像管是微通道板倍增的電子東通過電磁場聚焦打在熒光屏成像,能達到數萬倍以上的光學增益,而且不用再次倒像。

我國于20世紀80年代研制成功二代微光夜視儀,是我國裝備的微光產品中數量最多,規模最大,技術最成熟的。

二代微光夜視儀的優點是被動工作,不易暴露,鑒別率高,體積小,重量輕,能耗小,壽命長,具有防強光性能和自動亮度控制(ABC)能力。缺點是人眼長時間觀察不太舒適,作用距離仍不夠遠。

代微光夜視儀

1965年美國人JJ. ScheeVan laar發現一種新型的高效率的砷化鎵(GaAs)光電陰極,它是采用Ⅲ-V族化合物,即元索周期表中Ⅲ族元素與V族元素化合而成的半導體化合物。因為GaAs光電陰極具有負電子親和勢(NEA,因而具有量子效率高、暗發射小、電子能量分布集中等優點。20世紀70年代末至80年代初,美國人將透射式GaAs光陰極和帶A203離子壁壘膜的MCP引人近貼微光管中,研制成功三代微光管。

三代微光夜視儀相比于二代微光夜視儀,靈敏度增加了4~8,達到800~2600uAm,壽命延長了3,對夜間天光光譜利用率顯著提高,在漆黑(10-4x)夜晚的目標視距延伸了50%~100%,具有鑒別率高、體積小、作用距離較遠等優點。缺點是技術

難度大,價格高。目前能夠批量生產三代微光的主要國家是美國。我國已經研制成功并小批量生產三代微光,但大批量生產還有待進一步攻關。

 

YJSK3頭盔式三代微光夜視儀

 

 

該產品是一種單物雙目頭盔式夜視儀。有體積小,重量輕,配有頭盔使用。采用高級像管和先進的光學系統,具有高分辨率的特點。更換物鏡可以改變放大倍率和觀察距離,備有1倍、3倍、4倍、5倍等多種物鏡可供選擇,也還可按用戶要求配備其他焦距的物鐿滿足不同的需要。

超二代微光夜視儀

微光技術產品的優劣,不僅要考慮性能指標,還要綜合比較幾何尺寸、重量、能耗、可靠性、安全性、成本乃至使用方便性與舒適性等等。雖然三代微光管在技術性能上具有相當的優勢,但由于制作工藝復雜價格昂貴,導致其難以規模化應用。20世紀80年代,荷蘭De公司與法國 Photonics公司另辟蹊徑,通過改進,在二代近貼微光管中引入高靈敏度的多堿光電陰極(Na2KSb(Cs),并借用三代微光管的微通道板、管結構、集成電源以及結晶學等機理和工藝研究成果,擴展了光譜響應范圍,提高了量子效率,使其成像質量大幅度提高,研制出所謂二代半管(又稱超二代微光管)。因其工藝相對簡單,性能接近三代價格相對較低,從而與美國生產的三代管形成一比高低、爭雄天下的局面。

我國于21世紀初期成功研制出超二代微光管,開發出了自動門控電源,在黑夜和白晝都可工作,形成了大批量生產能力,目前已經大量應用于我國新研制微光夜視產品上。

 

YJSP2雙目雙筒微光夜視儀

  



目前,熱成像夜視技術發展非常迅速,具有作用距離遠,圖像易處理,穿透偽裝能力強的特點;而微光夜視技術則具有響應速度快、圖像清晰、不易被電子偵察干擾的優點,其產品體積小、重量輕、價格低、使用和維修方便。將這兩項技術互相融合集成是業界的發展趨勢,國際上已經開發出成熟的融合夜視儀,國內研發也取得了突破性進展。

微光夜視的另一個發展方向就是使用固體微光器件,拓展光譜范圍,延伸探測距離等。目前,我國在固體器件、基礎材料、微通道板、熒光屏和制造工藝方面都取得了較大突破,廣泛應用于各類裝備中。

 



2018年12月24日

黑夜里的凝視-微光夜視儀的發展歷程

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