夜视技术基础

一般概况:

夜视技术包括三大类：像增器（光放大） ，红外热成像（红外温度）和数码夜视（底照度CCD） 。大部分用户使用的是像增器光放大设备。光放大技术以少量的光，如月光或星光，通过周边的转换器，并转换光能（科学家称之为光子）成电能（电子） 。这些电子穿过一个相当于电子1/4大小的薄磁盘和包括超过1000万束。随着电子旅行和撞击微通道板，数以千计的电子被释放。这些释放的电子反弹到荧光屏，转换电子返回成光子，并让你看到一个令人印象深刻的夜间，即使真的黑暗。

The Generation Game代的划分:

Specs.	Gen2	Super Gen.2	High-Performance Super Gen.2	Gen.3	High-Performance Gen.3	Pinnacle Super Gen.2	Pinnacle  Gen.3
Snsitivity(mA/lm)	240-350	500-700	700-800	800-1000	1300-2400	700-800	1800-2400
Resolution(lp/mm)	32	45-55	57-64	40	45-64	64-70	64-70
Signal-to-Noise Ratio	14	18-21	20-24	14-21	21-25	25-28	25-28
MTBF(hours)	2000	10000	15000	10000	10000-15000	15000	10000
Figure of Merit(FOM)	448	810-1155	1140-1536	560-840	945-1600	1600-1960	1600-1960

包括三大类：高性能超二代：XT, XD-4 ，选通管超二代：XR-5, 选通管第三代：Gen 3 V, VI
系统增益通常出现在较低的数百Gen1 ，中等数百Gen 1 +和1000-3000Gen 2 / 2 + / SuperGen ，Gen3 (Omni I/ II/ III/IV/V/VI), HyperGen （ SHD-3/XD-4/XR-5 ）和Gen 4 。系统增益是这一数字是购买者对潜在的夜视仪的比较。尤其是Gen1产品，数万增益-这只能是管增益，而不是系统增益.

The Image Intensifier像增强器(摄像管):

像增强器有许多不同的形状，尺寸和四个主要类型。Gen 0和Gen 1系统采用静电反演和电子加速产生收益。这两种的特色是几何失真，而且Gen 0需要主动红外照明，Gen1具有较高的阴级灵敏度，并且是 个真正的被动像增强器。Gen 1/Super Gen 1+提供了 性能/成本效益的对于非专业用户。一个独特的特点是，它有可能'开'了一段时间后，关闭开关，它依然在工作，这是由于它所持有的剩余电量。 Gen 2与Gen 3系统不会有这个'余晖' -消失的形象，当关闭开关时它们将关掉。它们一般都尺寸较小，重量轻和使用比较小的电流。两者都使用微光通道板（ MCP） ，以改善增益和图像分辨率，但Gen3管另外渡了一层离子阻隔薄膜来增加管的寿命。所以它们的内部是非常相似，主要区别在于这些管的光电阴级。而Gen 1和Gen 2光电阴极可能是相同的（多碱光阴极） ，根3技术是基于一个完全不同的物质－－砷化镓，这是光电阴级灵敏度提长到了3倍多。谨慎使用美国的Gen 2 +像增强管。美国生产Gen3管至少在过去5年。因此，任何美国的Gen 2 +管的来源可能是军事仓库清理的库存。虽然您可能会幸运地获得合适的管作为备用的零件，但它已经在存在了很多年，可能无法达到目前的生产规格细节。 
最坏的情况是，您会获得一个良好的使用，管的有限寿命与阴级大大减少因使用和年龄。虽然Gen 3增强器是最灵敏的，但它的所有应用不一定是 。它们是比较高的光电阴级到无形，光谱近红外的一部分。在许多城市和郊区都有开起的街灯，有微不足道的近红外光。Gen3的性能似乎是不同于先前的几代。事实上，Gen3系统倾向于白热，当暴露在高亮度照度，它失去了很多图像细节和对比度。他们真的只看到非常黑暗的野外地区 。 发展是自动门控HyperGen像增强管。这些都是旨在让 性能和最小的光环（halo）扫描，从非常黑暗到亮的地区或讨厌的地区。这使它们的最有效的解决城市作和提供了 保护在很可能是明亮的光源的地区，如路灯，汽车大灯等，与几乎比其他任何产品相比，这是最真实的夜视，你真的得到你的支付。这是一个有显着的性能优势的增强管对于你的工作。然而，这是由性能增益百分比锐减相比和对于成本增加支出，得到的 性能单位。

Generation 0:

 典型的Gen 0管是使用一个 响应的S - 1光电阴极级在蓝绿色区域（光电阴级灵敏度60毫安/流明），使静电反演和电子加速产生实现增益。 Gen0管的特点是存在几何失真，必需使用主动红外照明。

Generation I:

 20世纪60年代初，在多碱光阴极(Sb-Na-K-Cs)、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成 代微光管。其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达120–900倍，光电阴极灵敏度120–250 mA/lm，中心分辨率是25-35 lp/mm,工作时间2000小时以内（typical 1000 hours)。 代微光夜视技术属于被动观察方式，其特点是隐蔽性好、体积小、重量小、成品率高，便于大批量生产；技术上兼顾并解决了光学系统的平像场与同心球电子光学系统要求有球面物(像)面之间的矛盾，成像质量明显提高。其缺点是怕强光，有晕光现象。

Generation I+(Super I+):

 这是又一个对一代管进行的有益改造，是用一个光纤光学板安装在一根管子前面或后面。这个允许的改进修改，增加了图像分辨率和降低了图像失真。超一代（1＋）摄象管亮度增益大约是1000倍，光电阴极灵敏度增加到 280毫安/流明，中心分辨率是45-50 lp/mm。 在被动或主动模式（使用一个红外照明灯），超一代管与一代相比，增加了图像质量，降低了失真和增加了观看距离 。这些领域的改变，在城市环境中和在开放的空间下工作，使工作变暗环境照度降至1/4月亮。当在光线变的更暗下工作条件时，需要打开红外照明灯。超一代制造成本是一代的4-9倍。

Generation II:

 第二代微光夜视器件的主要特色是微通道板电子倍增器(MCP)的发明并将其引入单级微光管中。装有1个MCP的一级微光管可达到104—105亮度增益，从而替代了原有的体积大、笨重的三级级联 代微光管；同时，MCP微通道板内壁实际上是具有固定板电阻的连续打拿级，因此，在恒定工作电压下，有强电流输入时，有恒定输出电流的自饱和效应，此效应正好克服了微光管的晕光现象；加之它的体积更小、重量更轻，所以，第二代微光夜视仪是目前国内微光夜视装备的主体。 光电阴极灵敏度240--350 mA/lm，中心分辨率是28-38 lp/mm，工作时间不少于1 000–3 000 小时(Typical MTTF 2000 hours ),typical SNR 11。

Generation III:

第三代(Omni I/II/III/IV/V/VI)微光夜视器件的主要特色是将透射式GaAs光阴极和带Al2O3，离子壁垒膜的MCP引入近贴微光管中。与第二代微光器件相比，第三代微光器件的灵敏度增加了4倍-8倍，光电阴极灵敏度800+ mA/lm，中心分辨率是32-72 lp/mm，typical SNR 18-28 亮度增益是40 000–46 000倍,工作时间是1 0000 小时,寿命延长了3倍，对夜天光光谱利用率显着提高，在漆黑(10-4lx)夜晚的目标视距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工艺基础是超高真空、NEA表面激活，双近贴、双铟封、表面物理、表面化学和长寿命、高增益MCP技术等，又为发展第四代微光管和长波红外光阴极像增强器等高技术产品创造了良好的条件。

欧洲的第三代通常被人们称为SuperGen", "HyperGen", "XD-4等等。管子的halo参数的不同，是成像图像效果最显著的不同。

Dep Technology Image Intensifier:

 DEP为夜视仪的使用，产生了一系列的紧凑型像增强器。此产品线，从标准的图像强器持续发展到 SHD-3™ 和XD-4™ 直到顶瑞质量的XR5™像增强。

SuperGen Technology Image Intensifier:

超二代微光管采用与第三代微光近贴管结构大体相同的技术，主要技术特点是将高灵敏度的多碱光电阴极引入到第二代微光管中，并借用第三代微光MCP、管结构、集成电源以及结晶学、半导体本体特性等机理和工艺研究成果，其成像质量大幅度提高，由于工艺相对简单，价格相对较低，因而成为目前的主流产品。亮度增益是20 000–35 000倍,光电阴极灵敏度500+ mA/lm，中心分辨率是45--54 lp/mm， 最小信燥比18 （typical SNR 21），工作时间1 0000 小时(Typical MTTF 10000 hours ) 。

HyperGen Technology Image Intensifier:

 HyperGen™(SHD-3/XD-4/XR-5 )微光管采用与第三代微光近贴管结构大体相同的技术，主要技术特点是将高灵敏度的多碱光电阴极引入到第二代微光管中，并借用第三代微光MCP、管结构、集成电源以及结晶学、半导体本体特性等机理和工艺研究成果，其成像质量大幅度提高.由于使用了新的技术，SHD-3™质量一般在Gen3 III  与 Gen 3  IV之间, XD-4™质量一般在Gen3 IV  与 Gen 3  VI之间，XR-5™质量相当于Gen 4（第四代在学术存在着很大的争议，没有定性）。光电阴极灵敏度600+ mA/lm at 2850k，中心分辨率是55--82 lp/mm， typical SNR 信燥比20--28 at 108 μlx，工作时间1 0000 －－15000小时(Typical MTTF 15000 hours ) .

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Generation IIII:

近来，微光管的设计者从MCP中去除离子壁垒膜以得到无膜的微光管，同时增加1个自动门开关电源，以控制光电阴极电压的开关速度，并且改进了低晕成像技术，有助于增强在强光下的视觉性能。1998年Litton公司首先研制成功无膜MCP的成像管，在目标探测距离和分辨力上有很大的提高，尤其是在极低照度条件下。其关键技术涉及到新型高性能无膜MCP、光电阴极与MCP间采用的自动脉冲门控电源及无晕成像技术等。这种无膜的BCG-MCPIV代微光管技术虽然刚刚起步，但良好的性能使其必然成为本世纪微光像增强技术领域的新

 

	Gen 3 Omni IV	Gen 4	% Improvement
Photoresponse (µA/Im)	1800	1800	-
Signal-to-Noise Ratio	21.0	25.0(ground)	20% Higher
		26.0(air)	24% Higher
Resolution(lp/mm)	64	64	-
Halo(mm)	1.25	0.75	40% smaller
Reliability(hours)	10,000	10,000

 

RANGE IMPROVEMENT

 

Relative direction ranges

Overcast Starlight Conditions (-1x10E-5 tc)

Vehicle Size Target, 30% Contrast

 

	Gen 2	SuperGen 2	Gen 3 OMNI I and II	Gen 3 OMNI III	Gen 3 OMNI IV	Gen IV
Detection Range (m)	170	270	240	290	360	430
% Improvement over Gen II	0%	60%	40%	70%	110%	153%