夜視技術基礎

一般概況:

夜視技術包括三大類：像增器（光放大） ，紅外熱成像（紅外溫度）和數碼夜視（底照度CCD） 。大部分用戶使用的是像增器光放大設備。光放大技術以少量的光，如月光或星光，通過週邊的轉換器，並轉換光能（科學家稱之為光子）成電能（電子） 。這些電子穿過一個相當于電子1/4大小的薄磁盤和包括超過1000萬束。隨着電子旅行和撞擊微通道板，數以千計的電子被釋放。這些釋放的電子反彈到熒光屏，轉換電子返回成光子，並讓你看到一個令人印象深刻的夜間，即使真的黑暗。

The Generation Game代的劃分:

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

包括三大類：高性能超二代：XT, XD-4 ，選通管超二代：XR-5, 選通管第三代：Gen 3 V, VI
系統增益通常出現在較低的數百Gen1 ，中等數百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 。系統增益是這一數字是購買者對潛在的夜視儀的比較。尤其是Gen1產品，數萬增益-這只能是管增益，而不是系統增益.

The Image Intensifier像增強器(攝像管):

像增強器有許多不同的形狀，尺寸和四個主要類型。Gen 0和Gen 1系統採用靜電反演和電子加速產生收益。這兩種的特色是幾何失真，而且Gen 0需要主動紅外照明，Gen1具有較高的陰級靈敏度，並且是 個真正的被動像增強器。Gen 1/Super Gen 1+提供了 性能/成本效益的對於非專業用戶。一個獨特的特點是，它有可能'開'了一段時間后，關閉開關，它依然在工作，這是由於它所持有的剩餘電量。 Gen 2與Gen 3系統不會有這個'餘暉' -消失的形象，當關閉開關時它們將關掉。它們一般都尺寸較小，重量輕和使用比較小的電流。兩者都使用微光通道板（ MCP） ，以改善增益和圖像分辨率，但Gen3管另外渡了一層離子阻隔薄膜來增加管的壽命。所以它們的內部是非常相似，主要區別在於這些管的光電陰級。而Gen 1和Gen 2光電陰極可能是相同的（多碱光陰極） ，根3技術是基於一個完全不同的物質－－砷化鎵，這是光電陰級靈敏度提長到了3倍多。謹慎使用美國的Gen 2 +像增強管。美國生產Gen3管至少在過去5年。因此，任何美國的Gen 2 +管的來源可能是軍事倉庫清理的庫存。雖然您可能會幸運地獲得合適的管作為備用的零件，但它已經在存在了很多年，可能無法達到目前的生產規格細節。 
最坏的情況是，您會獲得一個良好的使用，管的有限壽命與陰級大大減少因使用和年齡。雖然Gen 3增強器是最靈敏的，但它的所有應用不一定是 。它們是比較高的光電陰級到無形，光譜近紅外的一部分。在許多城市和郊區都有開起的街燈，有微不足道的近紅外光。Gen3的性能似乎是不同于先前的几代。事實上，Gen3系統傾向于白熱，當暴露在高亮度照度，它失去了很多圖像細節和對比度。他們真的只看到非常黑暗的野外地區 。 發展是自動門控HyperGen像增強管。這些都是旨在讓 性能和最小的光環（halo）掃描，從非常黑暗到亮的地區或討厭的地區。這使它們的最有效的解決城市作和提供了 保護在很可能是明亮的光源的地區，如路燈，汽車大燈等，與幾乎比其他任何產品相比，這是最真實的夜視，你真的得到你的支付。這是一個有顯着的性能優勢的增強管對於你的工作。然而，這是由性能增益百分比銳減相比和對於成本增加支出，得到的 性能單位。

Generation 0:

 典型的Gen 0管是使用一個 響應的S - 1光電陰極級在藍綠色區域（光電陰級靈敏度60毫安/流明），使靜電反演和電子加速產生實現增益。 Gen0管的特點是存在幾何失真，必需使用主動紅外照明。

Generation I:

 20世紀60年代初，在多碱光陰極(Sb-Na-K-Cs)、光學纖維面板的發明和同心球電子光學系統設計理論的完善的基礎上，將這三大技術工程化，研製成 代微光管。其一級單管可實現約50倍亮度增益，通過三級級聯，增益可達120–900倍，光電陰極靈敏度120–250 mA/lm，中心分辨率是25-35 lp/mm,工作時間2000小時以內（typical 1000 hours)。 代微光夜視技術屬於被動觀察方式，其特點是隱蔽性好、體積小、重量小、成品率高，便於大批量生產；技術上兼顧並解決了光學系統的平像場與同心球電子光學系統要求有球面物(像)面之間的矛盾，成像質量明顯提高。其缺點是怕強光，有暈光現象。

Generation I+(Super I+):

 這是又一個對一代管進行的有益改造，是用一個光纖光學板安裝在一根管子前面或後面。這個允許的改進修改，增加了圖像分辨率和降低了圖像失真。超一代（1＋）攝象管亮度增益大約是1000倍，光電陰極靈敏度增加到 280毫安/流明，中心分辨率是45-50 lp/mm。 在被動或主動模式（使用一個紅外照明燈），超一代管與一代相比，增加了圖像質量，降低了失真和增加了觀看距離 。這些領域的改變，在城市環境中和在開放的空間下工作，使工作變暗環境照度降至1/4月亮。當在光線變的更暗下工作條件時，需要打開紅外照明燈。超一代製造成本是一代的4-9倍。

Generation II:

 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)的發明並將其引入單級微光管中。裝有1個MCP的一級微光管可達到104—105亮度增益，從而替代了原有的體積大、笨重的三級級聯 代微光管；同時，MCP微通道板內壁實際上是具有固定板電阻的連續打拿級，因此，在恆定工作電壓下，有強電流輸入時，有恆定輸出電流的自飽和效應，此效應正好克服了微光管的暈光現象；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微光夜視裝備的主體。 光電陰極靈敏度240--350 mA/lm，中心分辨率是28-38 lp/mm，工作時間不少於1 000–3 000 小時(Typical MTTF 2000 hours ),typical SNR 11。

Generation III:

第三代(Omni I/II/III/IV/V/VI)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，光電陰極靈敏度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,工作時間是1 0000 小時,壽命延長了3倍，對夜天光光譜利用率顯着提高，在漆黑(10-4lx)夜晚的目標視距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工藝基礎是超高真空、NEA表面激活，雙近貼、雙銦封、表面物理、表面化學和長壽命、高增益MCP技術等，又為發展第四代微光管和長波紅外光陰極像增強器等高技術產品創造了良好的條件。

歐洲的第三代通常被人們稱為SuperGen", "HyperGen", "XD-4等等。管子的halo參數的不同，是成像圖像效果最顯著的不同。

Dep Technology Image Intensifier:

 DEP為夜視儀的使用，產生了一系列的緊湊型像增強器。此產品線，從標準的圖像強器持續發展到 SHD-3™ 和XD-4™ 直到頂瑞質量的XR5™像增強。

SuperGen Technology Image Intensifier:

超二代微光管採用與第三代微光近貼管結構大體相同的技術，主要技術特點是將高靈敏度的多碱光電陰極引入到第二代微光管中，並借用第三代微光MCP、管結構、集成電源以及結晶學、半導體本體特性等機理和工藝研究成果，其成像質量大幅度提高，由於工藝相對簡單，價格相對較低，因而成為目前的主流產品。亮度增益是20 000–35 000倍,光電陰極靈敏度500+ mA/lm，中心分辨率是45--54 lp/mm， 最小信燥比18 （typical SNR 21），工作時間1 0000 小時(Typical MTTF 10000 hours ) 。

HyperGen Technology Image Intensifier:

 HyperGen™(SHD-3/XD-4/XR-5 )微光管採用與第三代微光近貼管結構大體相同的技術，主要技術特點是將高靈敏度的多碱光電陰極引入到第二代微光管中，並借用第三代微光MCP、管結構、集成電源以及結晶學、半導體本體特性等機理和工藝研究成果，其成像質量大幅度提高.由於使用了新的技術，SHD-3™質量一般在Gen3 III  與 Gen 3  IV之間, XD-4™質量一般在Gen3 IV  與 Gen 3  VI之間，XR-5™質量相當于Gen 4（第四代在學朮存在着很大的爭議，沒有定性）。光電陰極靈敏度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，工作時間1 0000 －－15000小時(Typical MTTF 15000 hours ) .

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Generation IIII:

近來，微光管的設計者從MCP中去除離子壁壘膜以得到無膜的微光管，同時增加1個自動門開關電源，以控制光電陰極電壓的開關速度，並且改進了低暈成像技術，有助于增強在強光下的視覺性能。1998年Litton公司首先研製成功無膜MCP的成像管，在目標探測距離和分辨力上有很大的提高，尤其是在極低照度條件下。其關鍵技術涉及到新型高性能無膜MCP、光電陰極與MCP間採用的自動脈衝門控電源及無暈成像技術等。這種無膜的BCG-MCPIV代微光管技術雖然剛剛起步，但良好的性能使其必然成為本世紀微光像增強技術領域的新

 

	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%