Vizyon, gerçeği algılamanın en önemli yoludur. Görsel olarak dış dünyayla ilgili bilgilerin çoğunu alıyoruz. Gözlerimiz şaşırtıcı derecede karmaşık ve kusursuz bir mekanizmadır, bize doğası gereği sunarlar. Ancak, ne yazık ki, olasılıkları bir şekilde sınırlıdır.
Bir kişi, elektromanyetik radyasyonun tüm spektrumunun (çok da spektrumun görünür kısmı olarak da adlandırılır) sadece çok dar bir optik aralığını algılayabilir, ayrıca göz, yalnızca görüntüyü yeterli aydınlatma koşullarında algılayabilir. Örneğin, 0.01 lux seviyesinin altına düşerse, o zaman nesnelerin renklerini ayırt etme yeteneğimizi kaybederiz ve yalnızca yakındaki büyük nesneleri görebiliriz.
Bu, iki kat hakaret edicidir, çünkü vizyonumuzun bu özelliği nedeniyle, karanlıkta neredeyse kör oluyoruz. İnsan her zaman gece sisinin bir engel olmadığı hayvan krallığının diğer temsilcilerine hükmetti: kediler, baykuşlar, kurtlar, yarasalar.
Özellikle ordudaki insan vizyonunun bu şekilde sınırlanmasından hoşlanmadım. Ancak durum ancak geçen yüzyılın ortalarında, fizikteki başarılar sayesinde, gece gündüz olduğu kadar net görülebilen gece görüş cihazlarının ortaya çıkmasıyla büyük ölçüde değişti.
Günümüzde gece görüş cihazları sadece ordu cephanelerinde değil, kurtarma ekipleri, avcılar, güvenlik birimleri, özel servisler tarafından da zevkle kullanılıyor. Termal görüntüleme cihazları hakkında konuşursak, kullanımlarının listesi daha da geniştir.
Günümüzde, dürbün, mono gözlük (monoküler), manzara veya normal gözlük şeklinde yapılan çok çeşitli türde ve türde gece görüş cihazları (NVD) bulunmaktadır. Ancak, gece görüş cihazının cihazı hakkında konuşmadan önce, bu cihazların çalışmasının dayandığı fiziksel prensipler hakkında birkaç söz söylemeliyiz.
Nasıl çalışır
Gece görüş cihazlarının ve termal kameraların çalışması, iç ve dış fotoelektrik etkinin fiziksel olaylarına dayanır.
Dış fotoelektrik etkinin (veya fotoelektron emisyonunun) özü, katı cisimlerin NVD tarafından yakalanan ışığın etkisi altında elektron yaymasıdır. Herhangi bir gece görüş cihazının temeli, zayıf yansıyan ışığı tutan, onu güçlendiren ve elektronik bir sinyale dönüştüren bir elektron-optik dönüştürücü olan görüntü kuvvetlendiricidir. Bu, bir kişinin gece görüş cihazının lensinde gördüğü şeydir. Hiçbir gece görüş cihazının mutlak karanlıkta “göremediği” anlaşılmalıdır. Doğru, nesneleri aydınlatmak için kendi kızılötesi radyasyon kaynaklarını kullanan aktif gece görüş cihazları da var.
Herhangi bir gece görüş cihazı üç ana bileşenden oluşur: optik, elektronik ve başka bir optik. Işık, bir lens tarafından alınır ve bu, fotonların elektronik bir sinyale dönüştüğü bir görüntü yoğunlaştırıcısına odaklanır. Maksimum büyütülmüş sinyal, yine insan gözüne aşina olan görüntü haline gelen ışıklı ekrana iletilir. Yukarıdaki tasarım genellikle herhangi bir nesil gece görüş cihazının karakteristik özelliğidir, sadece modern gece görüş cihazları (ikinci ve üçüncü nesil) daha gelişmiş bir sinyal amplifikasyon sistemine sahiptir.
Öte yandan, termal görüntüleme cihazları, sıcaklıkları mutlak sıfırdan farklı olan herhangi bir vücuttan veya nesneden kendi radyasyonlarını alırlar. Görüntüleyicilerin ana kısmı, kızılötesi dalgaları yakalayan karmaşık fotodetektörler olan bolometrelerdir. Bu tür sensörler -50 ila +500 derece santigrat sıcaklık aralığına karşılık gelen dalga boylarına duyarlıdır.
Aslında, termal kameralar oldukça basit bir tasarıma sahiptir. Bu cihazların her biri bir mercek, bir termal görüntüleme matrisi ve bir sinyal işleme ünitesinin yanı sıra bitmiş görüntünün görüntülendiği bir ekrandan oluşur. Termal kameralar iki tiptedir: soğutulmuş ve soğutulmamış matris. Birincisi, en hassas, pahalı ve en büyük olanıdır. Matrisleri, genellikle bu kullanım sıvı azot için -210 ila -170 ° C sıcaklığa soğutulur. Daha sık olarak büyük askeri teçhizatta kullanılırlar (örneğin, herhangi bir tank gece görüş cihazı).
Soğutmasız matrisli termal kameralar çok daha düşük maliyetlidir, boyutları daha küçüktür, ancak duyarlılıkları çok daha düşüktür. Bununla birlikte, bugün piyasada bulunan termal görüntüleyicilerin çoğu (% 97'ye kadar) bu kategoriye aittir.
Yüksek maliyetlerini büyük oranda belirleyen termal görüntüleme cihazlarının temel özelliklerinden biri lensleridir. Gerçek şu ki, çoğu optik cihazda kullanılan sıradan cam, kızılötesi radyasyona tamamen opak. Bu nedenle, germanyum gibi nadir malzemeler, piyasa fiyatı kg başına yaklaşık 2 bin dolar olan termal görüntüleme mercekleri için kullanılır. Termal görüntüleme cihazı için ortalama germanyum lens yaklaşık 7 bin dolar, iyi bir ürünün fiyatı ise 20 bin dolara kadar çıkabiliyor. Bugün hem Rusya'da hem de yurtdışında aktif olarak Almanya için bir alternatif arıyorlar ki bu teorik olarak termal görüntüleme cihazının maliyetini% 40-50 azaltabilir.
NVD'nin tarihçesi ve sınıflandırılması
Gece görüş cihazlarının sınıflandırılması, foto katodun hassasiyetine, ışığın amplifikasyon derecesine ve elde edilen görüntünün merkezindeki çözünürlüğe dayanmaktadır. Kural olarak, üç kuşak NVD vardır. Ek olarak, ek kızılötesi radyasyon kaynağına sahip erken gece görüş cihazları genellikle ayrı bir kuşağa yönlendirilir. Üreticilerin web sitelerinde, 1 + veya 2+ gibi, sözde orta kuşakların gece görüş cihazları hakkında bilgi bulabilirsiniz. Ancak, böyle bir derecelendirme, gerçek farklılıkların bir yansıması olduğundan daha fazla pazarlama hedefini izler.
NVD'nin tasarımının iyileştirilmesi ve bu cihazların yeni nesillerin ortaya çıkması ardı ardına sırayla gitti. Bu nedenle, gece görüş cihazlarının sınıflandırılması, gelişim tarihçeleriyle birlikte ele alınması daha uygundur.
23 Ağustos 1914'te Belçika'nın Oostende kenti yakınlarındaki Almanlar, ısı bulucuların yardımı ile zırhlı kruvazör ve yıkıcılardan oluşan bir İngiliz filosu bulmayı başardı. Ve bulmak kolay değil - aynı zamanda bu gemilerle topçu ateşini düzeltmek, düşman gemilerinin önemli bir limana yaklaşmasını engellemek. O andan itibaren gece görüş cihazlarının tarihinin başladığına inanılmaktadır.
1934 yılında bu alanda gerçek bir atılım oldu: Hollandalı Holst, dünyanın ilk elektron optik dönüştürücüsünü (EOC) yarattı. İki yıl sonra, Rus göçmen Zvorykin, elektrostatik sinyal odaklamalı bir görüntü yoğunlaştırıcı geliştirdi; bu, daha sonra Amerikan Amerikan Radio Corporation of America'nın ilk ticari gece görüş cihazının kalbi oldu.
NVD'nin hızlı gelişme dönemi, İkinci Dünya Savaşı idi. Gelişmelerinde ve uygulamalarında lider Hitler'in Almanya'sıydı. Gece görüşünün ilk prototipi 1936'da Alman Allgemeine Electricitats-Gesellschaft (AEG) firması tarafından 1936'da kuruldu, Pak 35/36 L / 45 tanksavar silahlarına kurulmak üzere tasarlandı.
1944'te Alman Pak 40 tanksavar silahları, 700 metreye kadar mesafedeki gece görüş cihazları kullanarak ateş edebiliyordu. Aynı zamanda, Wehrmacht'in tank güçleri Sperber FG 1250 gece görüş cihazını aldı ve bu da son büyük Alman saldırısının, Macar Balaton Gölü yakınlarındaki Doğu Cephesinde gerçekleşti.
Yukarıdaki gece görüş cihazlarının tümü, sıfır kuşağı adı verilen aittir. Bu tür cihazlar çok hassastır, bu yüzden normal çalışması için ek bir kızılötesi ışık kaynağına ihtiyaç duyuldu. Örneğin, bir Sperber FG 1250 ile donatılmış her beş Alman tankında, güçlü bir kızılötesi konumlandırıcı Uhu ("Filin") olan bir zırhlı personel taşıyıcı eşliğinde. Ek olarak, sıfır nesil PNV'ler, parlak ışık flaşlarına duyarlı bir görüntü kuvvetlendiriciye sahipti. Bu yüzden savaşın sonunda Sovyet birlikleri saldırıda geleneksel ışıldaklar kullandılar. Onlar sadece Alman PNV'sini kör etti.
Almanlar, daha fazla görüş alanı sağlayacak olan (4 km'ye kadar) daha fazla görüş açısı yaratacak ve gece görüş cihazları yaratma girişiminde bulundu, ancak IR aydınlayıcısının büyüklüğü nedeniyle terk edildiler. 1944'te Alman Sturmgever saldırı tüfeklerine yerleştirilmek üzere Vampir PNV'ın deneysel bir partisi (300 adet) askerlere gönderildi. Görme kendisine ek olarak, bir kızılötesi aydınlatıcı ve şarj edilebilir bir batarya oluşuyordu. Cihazın toplam ağırlığı 30 kg'ı aştı, aralık - 100 metre ve çalışma süresi yalnızca 20 dakika idi. Bu mütevazı rakamlara rağmen, Almanlar savaşın son aşamasının gece savaşlarında aktif olarak “Vampir” i kullandılar.
Sıfır nesil NVD oluşturma girişimleri Sovyetler Birliği'nde yapıldı. Savaştan önce bile, BT tank ailesi için Dudka kompleksi geliştirildi, daha sonra T-34 için benzer bir sistem ortaya çıktı. PPSh-41 hafif makineli tüfekler için geliştirilen yerli gece görüş cihazı Ts-3'ü de hatırlayabilirsiniz. Benzer birimler saldırı birimlerini donatmak için planlandı. Bununla birlikte, NVD Kızıl Ordu’da yaygın bir şekilde kullanılmadı. O zaman, gece görüş cihazları hala egzotikti ve II. Dünya Savaşı sırasında Sovyetler Birliği kesinlikle buna bağlı değildi.
İkinci Dünya Savaşı’nın deneyimi gece görüş cihazlarının mükemmel beklentileri olduğunu gösterdi. Bu teknolojinin yalnızca karada değil, havada ve denizde de savaş operasyonlarını yürütme şeklini ciddi biçimde değiştirebileceği anlaşıldı. Bununla birlikte, sıfır nesil NVD'nin, asıl düşük hassasiyetleri olan çok sayıda doğal kusurdan kurtulması gerekiyordu. Yalnızca NVD'nin menzilini sınırlamakla kalmadı, aynı zamanda cihazla hacimli ve çok enerji yoğun bir IR aydınlatıcı kullanmaya zorlandı. Genel olarak, ilk gece görüş cihazlarının tasarımı çok karmaşıktı ve yeterli güvenilirlikte farklı değildi.
Yakında, elektrostatik odaklı elektro-opto-elektrokimyasal tüplere dayalı ilk nesil cihazlar askeri dönemin ilkel gece görüş cihazlarının yerini aldı. Giriş sinyalini binlerce kez yükseltebildiler. Bu da ek aydınlatmayı reddetmeyi mümkün kılmıştır. IR aydınlatıcılar sadece gereksiz yere sistemi ağırlaştırmakla kalmadı, aynı zamanda savaş alanındaki savaşçıyı da maskara etti. Geçtiğimiz yüzyılın 60'lı yıllarının ulaştığı ilk nesil NVG'lerin kusursuzluğunun zirvesi olan Amerikalılar, onları Vietnam Savaşı sırasında aktif olarak kullandılar.
İkinci nesil gece görüş cihazları, devrim niteliğindeki bir mikrokanal teknolojisinin ortaya çıkması nedeniyle ortaya çıktı, bu 70'lerde oldu. Bunun özü şimdi optik plakaların 10 um çapında ve 1 mm'den daha uzun olmayan içi boş kanal tüpleriyle çivili hale getirilmiş olmasıdır. Sayıları, ışık kılavuz plakasının çözünürlüğünü belirledi. Bu kanalların her birine düşen bir ışık fotonu, bütün bir elektron zincirinin devrilmesine neden olmakta ve bu da cihazın hassasiyetini büyük ölçüde arttırmaktadır. İkinci nesil NVG için bu kazanç 40 bin katına ulaşabilir. Duyarlılıkları 240-400 mA / lm ve çözünürlük - 32-56 satır / mm'dir.
Sovyetler Birliği'nde, gece görüş gözlüğü “Quaker” bu teknolojinin temelinde ve ABD'de oluşturuldu - AN / PVS-5B.
Daha sonra, elektrostatik merceğin tamamen bulunmadığı ve elektronların mikrokanal plakaya doğrudan aktarılmasının gerçekleştiği gece görüş cihazları ortaya çıktı. Bu tür gece görüş cihazlarına genellikle 2. nesil + denir. Böyle bir şemaya dayanarak, yerli gözlük "Eyecup" veya Amerikan analogları AN / PVS-7 yapıldı.
Bilim adamlarının gece görüş cihazlarını iyileştirmeye yönelik daha fazla çaba göstermesi, foto katotun iyileştirilmesini amaçladı. Philips mühendisleri, yeni yarı iletken malzemeden - galyum arsenit yapmayı teklif etti.
Üçüncü nesil gece görüş cihazları ortaya çıktı. Geleneksel multi-alkalin foto katotlara kıyasla, duyarlılıkları% 30 artarak, bulutsuz, aysız bir gecede bile gözlem yapılmasını mümkün kıldı. Tek sorun, yeni malzemenin sadece yüksek vakum koşullarında yapılabilmesiydi ve bu işlem çok zahmetli oldu. Bu nedenle, bu tür bir foto katotun maliyeti, öncekilerden daha büyük bir sipariş olarak ortaya çıktı. Aynı zamanda, üçüncü nesil NVG'ler gelen ışığı 100 bin kat artırabilir. Ayrıca, yalnızca iki ülkenin endüstriyel ölçekte galyum arsenit üretebileceğini de ekleyebilirsin - Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya.
Dördüncü nesil NVG'nin bir yerde satışı hakkında bilgi görürseniz, aklınızda bulundurun: büyük olasılıkla aldatılıyorsunuz. Henüz mevcut değil, bu grubu belirlemek için hangi ölçütlerin kullanılacağı bile net değil. Tabii ki, mevcut "gece ışıklarının" iyileştirilmesi için araştırmalar dünyadaki düzinelerce ülkede gerçekleştiriliyor. Termal görüntüleme cihazları için, Almanya'dan cam yerine bütçe değiştirmeyi bekliyorlar, gece görüş cihazlarının temel sorunu, galyum arsenit foto katotlarının daha ucuz bir analogunu aramak. 2000'li yılların başında, Amerikalılar yeni nesil NVG'lerin yaratıldığını duyurdular, ancak bazı uzmanlar bunun 3+ nesil olarak adlandırılabileceğine inanıyor.
Uygulamalar ve Beklentiler
Bir kişinin gece, her yıl görmesini sağlayan cihazlar daha popüler hale geliyor ve yeni uygulama alanları buluyor. Modern "sivil" gece görüş cihazları uygun bir fiyata sahiptir, bu nedenle avcılar, güvenlik yapıları ve gece görüşüne ihtiyaç duyan diğer vatandaş kategorileri bunları karşılayabilir.
En ilginç şey, bugün piyasada her üç kuşak gece görüş cihazının mevcut olmasıdır. Avlanma için pek çok gece görüş cihazı, ilk nesle ve hatta sıfıra aittir ve askeri NVG'ler için kesinlikle kabul edilemez olan IR aydınlatmasına sahiptir. "Vatandaş" da kullanılır ve üçüncü nesil cihazlar (bodrumda bile görülebilir). Onları oluşturmak için kullanılan teknolojiler uzun zamandır gizli değildi, sadece cihazlar çok pahalı. Kapsam NVD, farklı kuşakların elemanları kullanılarak da yapılabilir.
Termal kameraların kullanılması, ordunun münhasır ayrıcalığı olmaktan da vazgeçti. Karanlıkta avlanma ve gözlemlere ek olarak, benzer araştırmalar bilimsel araştırmalarda giderek daha fazla kullanılmaktadır. Örneğin, yardımlarıyla fırlatmadan önce uzay aracını kontrol ediyorlar: görüntüleyici bir felakete yol açabilecek çeşitli sızıntıları mükemmel şekilde gösteriyor. Vazgeçilmez termal kamera ve enerji. Bu cihaz, bir binadan ısının en aktif olarak kaçtığı yeri kolayca gösterebilir ve ayrıca elektrik şebekelerindeki maksimum yüklerin yerlerini tespit etmesine izin verir. Termal kameralar ve ilaçlar kullanılır: insan vücudunun sıcaklık haritasına göre, bazı teşhisler bile yapabilirsiniz. Her yıl, bu cihazlar daha ucuz hale geliyor, bu yüzden uygulama alanları giderek genişliyor.
