Visjon er den viktigste måten å oppleve virkeligheten på. Visuelt får vi mesteparten av informasjonen om omverdenen. Øynene våre er en overraskende kompleks og perfekt mekanisme, presentert for oss av natur. Men dessverre er deres muligheter noe begrenset.
En person er i stand til å oppleve bare et meget smalt optisk område av hele spekteret av elektromagnetisk stråling (det kalles også den synlige delen av spekteret). Dessuten kan øyet oppleve "bildet" bare under forhold med tilstrekkelig belysning. For eksempel, hvis det faller under nivået på 0,01 lux, mister vi evnen til å skille mellom objekteres farger og vi kan bare se store objekter som er i nærheten.
Dette er dobbelt fornærmende, fordi på grunn av denne funksjonen i vår visjon blir vi nesten blinde i mørket. Mennesket har alltid misunnet andre representanter for dyreriket, for hvem nattappen ikke er et hinder: katter, ugler, ulver, flaggermus.
Spesielt likte ikke denne begrensningen av menneskesyn i militæret. Men situasjonen ble endret drastisk bare i midten av forrige århundre, da, takket være fysikkens prestasjoner, oppstod nattesynsapparater som gjorde det mulig å se om natten nesten like tydelig som på dagtid.
For tiden er nattesynsenheter ikke bare i hærens arsenaler, de brukes med glede av redningsmenn, jegere, sikkerhetsenheter, spesielle tjenester. Og hvis vi snakker om termiske bilder, er listen over bruken enda bredere.
I dag er det en stor mengde forskjellige typer og typer nattsynsapparater (NVD), laget i form av kikkert, mono-briller (monokulære), severdigheter eller vanlige briller. Men før vi snakker om enheten til nattesynsenheten, bør vi si noen ord om de fysiske prinsippene som arbeidet med slike enheter er basert på.
Hvordan virker det
Driften av nattesyner og termiske bildeapparater er basert på de fysiske fenomenene av den interne og eksterne fotoelektriske effekten.
Essensen av den eksterne fotoelektriske effekten (eller fotoelektronutslipp) er at faste legemer avgir elektroner under påvirkning av lys, som er fanget av NVD. Grunnlaget for enhver nattsynet er en bildeforsterker, en elektron-optisk omformer som fanger det svake reflekterte lyset, forsterker det og gjør det til et elektronisk signal. Dette er hva en person ser i linsen til en nattesynsenhet. Det bør forstås at ingen nattesyn-enhet er i stand til å "se" i absolutt mørke. Det er sant at det også er aktive nattesyner, som bruker sin egen kilde til infrarød stråling til å belyse gjenstander.
Enhver nattesynsenhet består av tre hovedkomponenter: optisk, elektronisk og annen optisk. Lys mottas av et objektiv, som deretter fokuserer det på en bildeforsterker, hvor fotoner blir til et elektronisk signal. Det maksimalt forsterkede signalet overføres til luminescerende skjerm, hvor det igjen blir bildet kjent for det menneskelige øye. Ovennevnte design er generelt karakteristisk for enhver generasjon av nattesynsenheter, bare moderne nattesynsenheter (andre og tredje generasjon) har et mer avansert signalforsterkningssystem.
Termiske bildeler, derimot, tar sin egen stråling fra ethvert legeme eller objekt hvis temperatur er forskjellig fra absolutt null. Hoveddelen av bildene er de såkalte bolometrene - komplekse fotodetektorer som fanger infrarøde bølger. Slike sensorer er sensitive for bølgelengder som tilsvarer temperaturområdet fra -50 til + 500 grader Celsius.
Faktisk har termiske bildebehandlere en ganske enkel design. Hver slik enhet består av et objektiv, en termisk bildeformasjonsmatrise og en signalbehandlingsenhet, samt en skjerm som det ferdige bildet vises på. Termiske bildeapparater er av to typer: med en avkjølt og ikke-kullet matrise. Den første er den mest følsomme, dyre og massive. Matrisen deres avkjøles til en temperatur på -210 til -170 o C, vanligvis for dette flytende nitrogen. Oftere blir de brukt på stort militært utstyr (for eksempel en tankesyntsenhet).
Termiske bildeagere med en ukjølt matrise koster mye mindre, de er mindre i størrelse, men deres følsomhet er mye lavere. Imidlertid tilhører de fleste av de termiske bildene som er på markedet i dag (opptil 97%) i denne kategorien.
En av hovedtrekkene til termiske bildeapparater, som i stor grad bestemmer høye kostnader, er deres linser. Faktum er at vanlig glass som brukes i de fleste optiske enheter, er helt ugjennomsiktig mot infrarød stråling. Derfor er slike sjeldne materialer som germanium brukt til linser av termiske bildelagere, hvor markedsprisen er om lag 2 tusen dollar per kg. Den gjennomsnittlige germanium-linse for en termisk bildebehandler koster rundt 7 tusen dollar, og prisen på en god kan nå opp til 20 tusen dollar. I dag, både i Russland og i utlandet, ser de aktivt etter en erstatning for Tyskland, som i teorien kan redusere kostnadene ved et termisk bildeapparat med 40-50%.
Historie og klassifisering av NVD
Klassifiseringen av nattesynet er basert på følsomheten til fotokatoden, graden av forsterkning av lyset og oppløsningen i midten av det resulterende bildet. Som regel er det tre generasjoner av NVD. I tillegg er tidlige nattsynningsenheter med en ekstra kilde til infrarød stråling ofte henvist til en egen generasjon. På produsentens nettsider finner du informasjon om nattesynet til de såkalte mellomliggende generasjonene, som 1+ eller 2+. En slik gradasjon forfølger imidlertid mer markedsføringsmål enn det er en refleksjon av virkelige forskjeller.
Forbedring av utformingen av NVD og fremveksten av nye generasjoner av disse enhetene gikk i rekkefølge, den ene etter den andre. Derfor er klassifiseringen av nattsynetanordninger mer praktisk å vurdere sammen med historien om deres utvikling.
Den 23. august 1914, nær den belgiske byen Oostende, klarte tyskerne å finne en britisk skvadron bestående av pansrede kryssere og destroyers ved hjelp av varmefunn. Og det er ikke lett å finne ut - men også å korrigere artilleribrann med disse enhetene, slik at fiendens skip ikke nærmer seg en viktig havn. Det antas at fra det øyeblikket begynte historien om nattesynet enheter.
I 1934 var det et ekte gjennombrudd på dette området: Holmman Holst opprettet verdens første elektron-optiske omformer (EOC). To år senere utviklet russisk ekspedient Zvorykin en bildeforsterker med elektrostatisk signalfokusering, som senere ble "hjertet" av det amerikanske kommersielle nattesynet av det amerikanske selskapet Radio Corporation of America.
Perioden med rask utvikling av NVD var andre verdenskrig. Ledelsen i utviklingen og søknaden var Hitlers Tyskland. Den første prototypen av nattsynssynet ble opprettet av det tyske firmaet Allgemeine Electricitats-Gesellschaft (AEG) i 1936, den var beregnet til installasjon på Pak 35/36 L / 45 anti-tankvåpen.
I 1944 kunne de tyske Pak 40-antistankpistolene brann ved hjelp av nattesynsenheter på en avstand på opptil 700 meter. På omtrent samme tid mottok Wehrmachts tankekrefter Sperber FG 1250 nattesynsenheten, ved hjelp av hvilken den siste store tyske offensiven fant sted på østfronten nær den ungarske innsjøen Balaton.
Alle de ovennevnte nattesynene tilhører den såkalte null-generasjonen. Slike innretninger var svært følsomme, så for deres normale drift var det nødvendig med en ekstra kilde til infrarødt lys. For eksempel, hver fem tyske tanker utstyrt med en Sperber FG 1250, ledsaget av en pansret personellholder med en kraftig infrarød lokaliserer Uhu ("Filin"). I tillegg hadde nullgenerasjons-PNVer en bildeforsterker følsom for lyse lysflammene. Derfor brukte sovjetiske tropper i slutten av krigen ofte konvensjonelle søkelys i offensiven. De blindet bare tysk PNV.
Tyskerne forsøkte å skape og nattesyn-enheter som ville gi et større visningsområde (opptil 4 km), men på grunn av den betydelige størrelsen på IR-belysningen ble de forlatt. I 1944 ble et eksperimentelt parti (300 stk.) Av Vampir PNV sendt til troppene, beregnet for installasjon på tyske Sturmgever-overfallsgeværer. I tillegg til selve synet besto det av en infrarød belysning og et oppladbart batteri. Den totale vekten av enheten oversteg 30 kg, området - 100 meter, og tiden for operasjonen var bare 20 minutter. Til tross for disse ganske beskjedne tallene brukte tyskerne aktivt "Vampyr" i nattkampene i krigets siste fase.
Forsøk på å skape null-generasjon NVD var i Sovjetunionen. Selv før krigen ble Dudka-komplekset utviklet for BT-familien av tanker, senere oppstod et lignende system for T-34. Du kan også huske den hjemlige nattesynsenheten Ts-3, som ble utviklet for PPSh-41 maskinvåpen. Lignende våpen ble planlagt for å utruste angrepsenheter. NVD mottok imidlertid ikke utbredt bruk i Røde Hæren. På den tiden var nattesynsenheter fortsatt eksotiske, og Sovjetunionen under andre verdenskrig var definitivt ikke opp til den.
Opplevelsen av den andre verdenskrig viste at nattesynsenheter har gode utsikter. Det ble klart at denne teknologien i alvorlig grad kan endre måten å utføre kampoperasjoner, ikke bare på land, men også i luften og til sjøs. For dette måtte null-generasjonen NVD bli kvitt et stort antall iboende feil, hvorav hoveddelen var deres lave følsomhet. Det har ikke bare begrenset NVD-området, men også tvunget til å bruke en stor og svært energiintensiv IR-belysning med enheten. I det hele tatt var utformingen av de første nattesynenheter for komplisert og avviste ikke i tilstrekkelig pålitelighet.
Snart erstattet de første generasjons enheter basert på elektro-opto-elektrokjemiske rør med elektrostatisk fokusering de primitive nattvisningsenhetene i den militære perioden. De var i stand til å forsterke inngangssignalet flere tusen ganger. Dette gjorde det igjen mulig å nekte ytterligere belysning. IR-belysningene gjorde ikke bare unødvendig systemet tyngre, men avslørte også fighteren på slagmarken. Toppet av deres perfektion av den første generasjonen av NVGer nådd av 60-tallet i forrige århundre, brukte amerikanerne dem aktivt i Vietnamkriget.
Andre generasjons nattesyn-enheter oppstod på grunn av fremveksten av en revolusjonerende mikrokanalteknologi, dette skjedde på 70-tallet. Essensen av det var at de optiske platene nå var besatt med hulkanalrør med en diameter på 10 μm og en lengde på ikke mer enn 1 mm. Deres nummer bestemte oppløsningen til lysstyringsplaten. En foton av lys som faller inn i hver av disse kanalene, fører til at en hel kaskade av elektroner slås ut, noe som i stor grad øker følsomheten til enheten. For andre generasjon NVG kan gevinsten nå 40 tusen ganger. Deres følsomhet er 240-400 mA / lm, og oppløsningen - 32-56 linjer / mm.
I Sovjetunionen ble nattsynsbriller "Quaker" opprettet på grunnlag av denne teknologien, og i USA - AN / PVS-5B.
Senere oppstod nattesynsenheter der den elektrostatiske linse er helt fraværende og den direkte overføring av elektroner til mikrokanalplaten foregår. Slike nattsynningsapparater blir vanligvis referert til som generasjon 2+. På grunnlag av en slik ordning ble det laget husholdningsbriller "Eyecup" eller deres amerikanske analoge AN / PVS-7.
Videre innsats av forskere for å forbedre nattesynetene var rettet mot å forbedre fotokatoden. Philips ingeniører har tilbudt å gjøre det ut av et nytt halvledermateriale - galliumarsenid.
Det var slik tredje generasjon nattesynethetene dukket opp. Sammenliknet med tradisjonelle multi-alkaliske fotokatoder ble følsomheten høyere med 30%, noe som gjorde det mulig å gjennomføre observasjoner selv i en skyløs måneløs natt. Det eneste problemet var at det nye materialet kun kunne gjøres under forhold med høyvakuum, og denne prosessen viste seg å være svært arbeidskrevende. Derfor viste kostnaden for en slik fotokatode seg å være en størrelsesorden høyere enn dens forgjengere. Samtidig kan den tredje generasjonen NVGer forsterke det innkommende lyset med 100 tusen ganger. Du kan også legge til at bare to land kan produsere galliumarsenid i industriell skala - USA og Russland.
Hvis du ser informasjon om salg av fjerde generasjon NVG et sted, så husk: mest sannsynlig blir du lurt. Det eksisterer ikke ennå, det er ikke engang klart hvilke kriterier som skal brukes for å bestemme denne gruppen. Selv om forskning for å forbedre de eksisterende nattlysene selvfølgelig foregår i dusinvis av land rundt om i verden. For termiske bildeagere, de leter etter et budsjettutskifting av glass fra Tyskland, er hovedproblemet med nattesynenheter søket etter en billigere analog av galliumarsenidfotokatodene. I begynnelsen av 2000-tallet annonserte amerikanerne opprettelsen av en ny generasjon NVG, men noen eksperter mener at det heller kan kalles 3 + generasjonen.
Søknader og utsikter
Enheter som gjør at en person kan se om natten, blir hvert år mer populær og finner nye bruksområder. Moderne "sivile" nattesynsenheter har en rimelig pris, så jegere, sikkerhetsstrukturer og andre kategorier av borgere som trenger nattesyn, har råd til dem.
Det mest interessante er at i dag er alle tre generasjoner av nattesyner til stede på markedet. Mange nattsyntsapparater for jakt tilhører første generasjon eller til og med null og har IR-belysning, noe som er helt uakseptabelt for militære NVGer. På "borger" er også brukt og tredje generasjons enheter (de kan ses selv i kjelleren). Teknologiene som brukes til å lage dem har ikke vært hemmelige lenge, bare enheter er svært dyre. Omfang NVD kan også gjøres ved hjelp av elementer av forskjellige generasjoner.
Bruken av termiske bildeler har også lenge opphørt å være det eksklusive privilegiumet til militæret. I tillegg til jakt og observasjon i mørket, brukes lignende enheter i økende grad i vitenskapelig forskning. Med hjelpen, for eksempel, sjekker de romfartøyet før lanseringen: Bilderen viser perfekt lekkasjer som kan føre til en katastrofe. Uunnværlig varmekamera og energi. Denne enheten kan enkelt vise hvor varme er mest aktiv å rømme fra en bygning, og vil også tillate det å oppdage steder med maksimal belastning i strømnettet. Termiske bilder og medisiner brukes: Ifølge temperaturkartet til menneskekroppen kan du til og med gjøre noen diagnoser. Hvert år blir disse enhetene billigere, så deres anvendelsesområde øker jevnt.
