Часть 7.
ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ И ТЕПЛОВИДЕНИЕ
3.1. Приборы ночного видения (пнв).
"Видеть - значит различать врага и друга и окружающее во всех подробностях" - так начинается одна из глав замечательной книги С.И.Вавилова "Глаз и солнце".
Наиболее информативное чувство восприятия человеком внешнего мира -зрение, являясь весьма совершенным оптико-биологическим инструментом, обладает, к сожалению, ограниченной спектральной чувствительностью. Из широкого диапазона спектра оптического излучения (от 0,00 1 до 1 000 мкм) глаз воспринимает очень узкий участок от 0,38 до 0,78 мим, да и то начиная с определенного уровня освещенностей: при освещенностях менее 0,01 люкс глаз не воспринимает цвета и различает только крупные близлежащие объекты.
На помощь глазу пришла современная фотоэлектроника, которая дает возможность создать приборы, способные обнаруживать, усиливать и визуализировать излучение, невидимое человеческим глазом.
Позволяя "видеть" в принципиально невидимых ультрафиолетовом (УФ) и инфракрасном (ИК) диапазонах, а также усиливая во много раз яркость ночного изображения, эти приборы дают неоценимое преимущество их владельцам при проведении военных, поисковых, спасательных и других специальных операций .
Успешные ночные операции войск антииракской коалиции во время войны в Персидском заливе - одно из немногих "открытых" подтверждений эффективности действия таких фотоэлектронных приборов.
Приборы ночного видения дают явное преимущество их владельцам. Они позволяют хорошо видеть не только при очень слабой освещенности, но и в полной темноте. Приборы ночного видения могут применяться в следующих сферах деятельности:
ночном наблюдении
ночных фото и видеосъемках
при проведении военных и специальных операций
патрулировании
охране объектов
навигации воздушных и морских судов
охоте и наблюдении за животными .
Главным элементом прибора ночного видения является вакуумный фотоэлектронный прибор: электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Действие ЭОПа основана на явлении внешнего фотоэффекта. Внешний эффект - эмиссия электронов в вакуум из тонких полупрозрачных полупроводниковых слоев (фотокатода) под воздействием квантов оптического диапазона спектра (диапазон длинн электромагнитных волн от 0,001 до 1000 мкм). Поток электронов ускоряется под воздействием напряжения порядка 10000 вольт, фокусируется электронно-оптической системой и попадает на катодолюминисцентный экран, вызывая его свечение в видимой глазом области спектра (диапазон длинн 0.38-0.78 мкм), практически во всех ЭОПах - в зеленой. Изображение на экране наблюдается с помощью лупы или регистрирующего прибора. На рисунке показана упрощенная схема прибора ночного видения.
Усиление яркости происходит за счет разгона электронов в электрическом поле и может достигать нескольких десятков тысяч раз. Одновременно с усилением яркости прибор ночного видения осуществляет преобразование спектра изображения из-за разницы в спектральных характеристиках чувствительности фотокатода и фотоприемника ЭОП (а значит и глаза). Современные фотокатоды обычно имеют продленную в ИК-область чувствительность (до 0.9мкм - 1.1мкм).
В то же время существуют фотокатоды, чувствительные в ультрафиолетовом диапазоне длин волн (0.1-0.3 мкм), а рентгеновские ЭОП, имеющие сложный слоеный фотокатод, способны визуализировать рентгеновское излучение. На основе таких фотокатодов конструируются приборы видения в ультрафиолетовой и рентгеновской части спектра электромагнитного излучения, а также для обнаружения и регистрации быстрых заряженных частиц и рентгеновского излучения. Такие приборы важны для научных физических исследований, Так, на них (с использованием микроканальных пластин) был разработан стартовый детектор для запуска всей системы детекторов в проекте Большого Адронного Коллайдера (ЦЕРН).