微光夜視儀及發(fā)展

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1、微光夜視儀楊博20125442光信12-2在許多關(guān)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭題材的影視作品中，我們經(jīng)常可以看見士兵在夜間作戰(zhàn)的畫面，所裝備的儀器的鏡頭中會出現(xiàn)綠色與黑色的圖像得以讓士兵在黑夜之中觀察到敵方的信息，這種儀器便是微光夜視儀。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的戰(zhàn)術(shù)變化，夜間戰(zhàn)斗成為最隱蔽最高效的戰(zhàn)術(shù)，正是有了微光夜視儀讓這種戰(zhàn)術(shù)得以實現(xiàn)，并成為了現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可或缺的一部分?！の⒐庖挂晝x的發(fā)展微光夜視技術(shù)致力于探索夜間和其它低光照度時目標(biāo)圖像信息的獲取、轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)、記錄和顯示。它的成就集中表現(xiàn)為使人眼視覺在時域、空間和頻域的有效擴(kuò)展。?微光夜視技術(shù)的發(fā)展以19

2、36年P(guān).Gorlich發(fā)明銻銫(Sb-Cs)光電陰極為標(biāo)志。A.H.Sommer1955年發(fā)明了銻鉀鈉銫(Sb-K-Na-Cs)多堿光電陰極(S-20)，使微光夜視技術(shù)進(jìn)入實質(zhì)性發(fā)展階段。1958年光纖面板問世，加之當(dāng)時熒光粉性能的提高，為光纖面板耦合的像增強(qiáng)器奠定了基礎(chǔ)。62年美國研制出這種三級及聯(lián)式像增強(qiáng)器，并以次為核心部件制成第一代微光夜視儀，即所謂的“星光鏡”—AN/PVS-2,并用于越戰(zhàn)。?62年出現(xiàn)了微通道電子倍增器，70年研制出了實用電子倍增器件MCP-微通道板像增強(qiáng)器，并在此基礎(chǔ)上研制了第二代微光夜視儀。70年代發(fā)

3、展起來的高靈敏度攝像管與MCP像增強(qiáng)器耦合，制成了性能更好的微光攝像管和微光電視。82年英軍在馬島戰(zhàn)爭中使用，取得了預(yù)期的夜戰(zhàn)效果。65年J.Van?Laar?和J.J.Scheer制成了世界上第一個砷化鎵(GaAs)光電陰極。?79年美國ITT公司研制出利用GaAs負(fù)電子親和勢光電陰極與MCP技術(shù)的成像器件（薄片管），把微光夜視儀推進(jìn)到第三代，工作波段也向長波延伸。60年代研制出的電子轟擊硅靶(EBS)攝像管和二次電子電導(dǎo)(SEC)攝像管與像增強(qiáng)器耦合產(chǎn)生第一代微光攝像管。80年代以來，由于電荷耦合器件(CCD)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)新

4、的微光攝像器件。像增強(qiáng)器通過光纖面板與CCD耦合，做成了固態(tài)自掃描微光攝像組件，和以它為核心的新型微光電視。?·第一代微光夜視技術(shù)?20世紀(jì)60年代初，在多堿光陰極(Sb-Na-K-Cs)、光學(xué)纖維面板的發(fā)明和同心球電子光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論的完善的基礎(chǔ)上，將這三大技術(shù)工程化，研制成第一代微光管。其一級單管可實現(xiàn)約50倍亮度增益，通過三級級聯(lián)，增益可達(dá)5*104～105倍。第一代微光夜視技術(shù)屬于被動觀察方式，其特點是隱蔽性好、體積小、重量小、成品率高，便于大批量生產(chǎn)；技術(shù)上兼顧并解決了光學(xué)系統(tǒng)的平像場與同心球電子光學(xué)系統(tǒng)要求有球面物(像)

5、面之間的矛盾，成像質(zhì)量明顯提高。其缺點是怕強(qiáng)光，有暈光現(xiàn)象?！さ诙⒐庖挂暭夹g(shù)?第二代微光夜視器件的主要特色是微通道板電子倍增器(MCP)的發(fā)明并將其引入單級微光管中。裝有1個MCP的一級微光管可達(dá)到104—105亮度增益，從而替代了原有的體積大、笨重的三級級聯(lián)第一代微光管；同時，MCP微通道板內(nèi)壁實際上是具有固定板電阻的連續(xù)打拿級，因此，在恒定工作電壓下，有強(qiáng)電流輸入時，有恒定輸出電流的自飽和效應(yīng)，此效應(yīng)正好克服了微光管的暈光現(xiàn)象；加之它的體積更小、重量更輕，所以，第二代微光夜視儀是目前國內(nèi)微光夜視裝備的主體。·第三代微光夜視技

6、術(shù)?第三代微光夜視器件的主要特色是將透射式GaAs光陰極和帶Al2O3，離子壁壘膜的MCP引入近貼微光管中。與第二代微光器件相比，第三代微光器件的靈敏度增加了4倍-8倍，達(dá)到800μA/Im～2600μA/Im，壽命延長了3倍，對夜天光光譜利用率顯著提高，在漆黑(10-4lx)夜晚的目標(biāo)視距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工藝基礎(chǔ)是超高真空、NEA表面激活，雙近貼、雙銦封、表面物理、表面化學(xué)和長壽命、高增益MCP技術(shù)等，又為發(fā)展第四代微光管和長波紅外光陰極像增強(qiáng)器等高技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)造了良好的條件。·超二代微光夜視技術(shù)?超二代微光

7、管采用與第三代微光近貼管結(jié)構(gòu)大體相同的技術(shù)，主要技術(shù)特點是將高靈敏度的多堿光電陰極引入到第二代微光管中，并借用第三代微光MCP、管結(jié)構(gòu)、集成電源以及結(jié)晶學(xué)、半導(dǎo)體本體特性等機(jī)理和工藝研究成果，其成像質(zhì)量大幅度提高，由于工藝相對簡單，價格相對較低，因而成為目前的主流產(chǎn)品。?·第四代徽光夜視技術(shù)?近來，微光管的設(shè)計者從MCP中去除離子壁壘膜以得到無膜的微光管，同時增加1個自動門開關(guān)電源，以控制光電陰極電壓的開關(guān)速度，并且改進(jìn)了低暈成像技術(shù)，有助于增強(qiáng)在強(qiáng)光下的視覺性能。1998年Litton公司首先研制成功無膜MCP的成像管，在目標(biāo)探測

8、距離和分辨力上有很大的提高，尤其是在極低照度條件下。其關(guān)鍵技術(shù)涉及到新型高性能無膜MCP、光電陰極與MCP間采用的自動脈沖門控電源及無暈成像技術(shù)等。這種無膜的BCG-MCPIV代微光管技術(shù)雖然剛剛起步，但良好的性能使其必然成為本世紀(jì)微