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微通道的制作對(duì)工藝的要求很高。微通道板的制作方法有多種,一般采用實(shí)芯拉制法。所制成的夜視儀像增強(qiáng)器有兩種,一種叫做近貼式,一種叫做倒像式。
近貼式微通道板像增強(qiáng)器將通道板放置在光電陰極和熒光屏之間。陰極發(fā)射的電子束在電場(chǎng)作用下打到微通道板上,經(jīng)過倍增后,投射到熒光屏上成像。由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系,這種夜視儀尺寸小,但鑒別率較低,光學(xué)增益相對(duì)小些,需附加正像裝置,又稱為薄片管。
倒像式微通道板像增強(qiáng)器,是在熒光屏前面放置微通道板,能達(dá)到幾萬(wàn)倍以上的光學(xué)增益,而且不用再次倒像。
第二代產(chǎn)品比第一代有如下優(yōu)點(diǎn):
•總長(zhǎng)度是第一代的1/3甚至更短,質(zhì)量輕,使制成的夜視儀整機(jī)尺寸大大降低。例如1970年美國(guó)步槍用AN/PVS-3微光瞄準(zhǔn)鏡比第一代長(zhǎng)度縮短2/3,質(zhì)量減輕一半,價(jià)格降低一半,靈敏度卻大幅度提高了。
2.微通道出射的電子達(dá)到一定數(shù)量后便會(huì)飽和,所以突然出現(xiàn)的強(qiáng)光不會(huì)燒壞夜視儀,先天具備防強(qiáng)光功能。
中國(guó)于20世紀(jì)80年代研制成功了第二代微光夜視儀,可以用做班組武器的瞄準(zhǔn)具,也可以單獨(dú)作為觀察儀器使用,具有排除強(qiáng)光干擾的功能。
第三代和第四代微光夜視儀
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20世紀(jì)70年代中期,美國(guó)人在研制新的高性能光電陰極方面取得了突破,于80年代研制出采用負(fù)電子親和勢(shì)砷化鎵光電陰極的第三代像增強(qiáng)器,并以此為基礎(chǔ)研制出飛行員用夜視眼鏡。第二代和第三代夜視器材目前仍是西方軍隊(duì)裝備的主流。
電子親和勢(shì)指的是半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級(jí)間的能量值,它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),電子逸出材料的難易程度。電子親和勢(shì)越小,就越容易逸出。如果電子親和勢(shì)為零或負(fù)值,則意味著電子處于隨時(shí)可以脫離的狀態(tài),用電子親和勢(shì)為負(fù)值的材料制作的光電陰極,由光子激發(fā)出的電子只要能擴(kuò)散到表面就能逸出,因此靈敏度極高。砷化鎵正是科學(xué)家們尋找的合適材料。
由于高靈敏度負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極制作難度大,所以目前該技術(shù)掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中,一些國(guó)家只能依賴進(jìn)口。
自從20世紀(jì)80年代以來,美國(guó)的廠商就按照美國(guó)陸軍的要求,生產(chǎn)用于夜視眼鏡的第三代像增強(qiáng)管,在1998年美國(guó)陸軍與利頓公司和ITT公司簽訂合同之既,第三代管的性能似乎已經(jīng)達(dá)到了極限,但是利頓公司在投標(biāo)中拋出了殺手锏——無膜微通道板像增強(qiáng)器。
第三代管為了防止離子反饋損壞精致的光電陰極,都鍍有一層離子障膜。利頓公司找到了不用離子障膜而保護(hù)光電陰極的方法,在不降低夜視儀壽命的前提下,探測(cè)距離和分辨率顯著提高,在非常黑的環(huán)境下更是如此。
新式的夜視儀還采用了自動(dòng)門控電源和無暈成像技術(shù)。可以自動(dòng)控制光電陰極電壓,改善在環(huán)境光線過強(qiáng)或有照明的情況下的夜視效果。無暈成像可以極大的減少由電子在像增強(qiáng)管的光電陰極到板的空隙中散射而引起的光暈。
以上新技術(shù)的出現(xiàn)使得夜視儀的性能得到又一次飛躍,所以被稱做第四代微光夜視儀