“夜眼”如何讓人在黑暗中看物？

　　在戰(zhàn)爭中，軍隊為了在敵人面前不暴露自己的軍事行動，往往在夜間進行活動。為了能在夜間觀察敵人的活動，人們研制了光增強器，黑暗中也可以看見敵人的活動，可謂“夜眼”。

　　最黑暗的夜晚往往不是黑得一絲光都沒有，而一縷微光，不管它多么微弱，也能進人光增強器而得到增強。星星能提供幾毫勒克斯的照度，而月亮提供的照度可達100毫勒克斯。由遠方城市的光散射而產(chǎn)生的天際微光以及點燃的香煙頭所產(chǎn)生的亮光都能使夜晚的黑暗程度降低。

　　作為眼鏡或照相物鏡而設(shè)計的光增強器，其外形是小盒狀或幾厘米長的管狀，光增強元件是一塊微道板。汽車駕駛員戴上這種只有幾百克重的眼鏡，能在黑暗中以每小時超過100公里的速度行駛，公路在他眼里如同用車燈照亮一樣清晰可見。

　　光增強器應(yīng)用于天文學(xué)可以增加圖像的光亮度，以便利用較短（幾分鐘）的曝光時間來攝影。光增強器也能應(yīng)用于醫(yī)療、放射學(xué)、高速攝影和一些轉(zhuǎn)瞬即逝現(xiàn)象的示波技術(shù)（例如高保真系統(tǒng)的過渡頻率）。

　　還可以使夜盲癥患者在夜間獲得正常視力。·它也可以用于探索夜出的昆蟲，夜間捕魚以及進行黑暗處的各種監(jiān)視和檢查等。

　　光增強器的廣泛應(yīng)用是近年來的事。光增強器本身的結(jié)構(gòu)在最近幾年經(jīng)多次改進，得到大大改善，已從10000倍左右增加到20000倍，分辨能力達到每毫米30線對。

　　從光線（來自照射甚弱的目標）的到達（至物鏡）到光線（已大幅度放大）的輸出（至目鏡），這一過程可分成三個階段：

　　第一階段，把來自目標的光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮�。事實上光電陰極將人射的光子能轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動中的電子能。

　　第二階段，把上述的電子增多。帶有電荷的電子（來自光電陰極）被電場加速，增加了它的能量。這一切都是在光電陰極（反向偏轉(zhuǎn)）和陽極（正向偏轉(zhuǎn)）之間的倍增管中進行的。處于這兩個電極之間的微道板將利用這個能量來增加光電陰極所發(fā)射的電子數(shù)。

　　這些電子在到達作為熒光屏的陽極后將產(chǎn)生同等數(shù)量的光子。

　　至于什么是微道板，可以設(shè)想為一塊20厘米的玻璃板，鉆有1700萬條極細的通道，每一條通道都穿過玻璃板。這些通道的直徑為1.511000毫米。為了達到這個要求，制造了一種含有一半氧化鉛、4O％二氧化硅和堿性氧化物的玻璃。

　　在正常情況下，光電陰極發(fā)射出來的電子穿過微道板加速前往陽極，它們中間的大部分鉆人微道板的通道。這些通道相對微道板的表面來講是傾斜的，進人的每個電子撞擊通道的內(nèi)壁，產(chǎn)生一種叫椒尹牛次發(fā)射”的現(xiàn)象。通道內(nèi)壁發(fā)射出許多其他電乞然后這些本次電子在微型通道里曲折前進的過程中，通過每一次反彈而倍增。這樣就產(chǎn)生一種“雪崩效應(yīng)”，它使微通道發(fā)射大量電子。

　　這種倍增的增益是計算出來的。如果每次撞擊產(chǎn)生2個二次電子，那么有4次連續(xù)的撞擊，則電子增量等于16；如果是6次連續(xù)的撞擊，則增量64；如果產(chǎn)生的二次電子不是2個，而是3個的話，那么4次連續(xù)撞擊的增益就等于81，6次撞擊則有729個電子……。由于每一個通道是單獨運轉(zhuǎn)的，與相鄰的通道無關(guān)，圖像按它的光亮部分和陰暗部分的對比逐點地增強。

　　第三階段，為了根據(jù)微道板產(chǎn)生的電子圖像獲取可見光圖像，電子經(jīng)倍增后重新轉(zhuǎn)換成光。這是陰極熒光屏的作用。這個熒光屏（在原理上與我們的電視屏幕相同）是由磷質(zhì)微粒構(gòu)成的，這種磷質(zhì)微粒薄層沉積在光纖轉(zhuǎn)換器的正面。磷具有這樣一種特性，即當它受到一個富有能量的電子撞擊時，就會發(fā)射出光。倍增管中使用的磷所發(fā)射的光是綠光，我們的眼睛對于這種顏色的光（波長為550毫微米）極為敏感。

　　上述三階段便是光增強的原理，下面是觀察系統(tǒng)或攝像系統(tǒng)的工作原理。

　　物鏡把一幀圖像聚焦在光電陰極上，這在接收面上形成了一些明暗不均的區(qū)域。

　　光電陰極把這幀圖像轉(zhuǎn)換成電子，越是明亮的區(qū)域，電子就越多。

　　施加在光電陰極和微道板之間的電壓把電子圖像轉(zhuǎn)移到微道板的輸人面，微道板逐點倍增電子圖像。

　　倍增的電子圖像被加速移向磷質(zhì)熒光屏，以便在熒光屏上產(chǎn)生一幀可見光圖像。該圖像是與光電陰極上原來的圖像相符的，但是增強了兩萬倍。眼鏡使用者所看到的就是這幀圖像。如果管子裝在照相機上，這幀圖像就被記錄在膠片上。

　　事實上，磷質(zhì)熒光需要經(jīng)過特殊的處理。這是因為：磷的粒子導(dǎo)電能力不強；熒光屏上產(chǎn)生的光朝向兩個方向發(fā)射，一個朝后面，也就是朝使用者的眼睛，另一個朝前面，也就是朝微道板。然而，微道板是十分敏感的，這種干擾光會產(chǎn)生一幀模糊的圖像，因此是不能利用的。

　　但是，這兩個間題都能夠解決，只要在磷質(zhì)熒光屏前部沉積一層鋁質(zhì)薄膜即可。這種鋁質(zhì)薄膜阻止光朝前面發(fā)射，并且把光反射到后面。

　　磷是沉積在光纖轉(zhuǎn)換器上的。其實，由物鏡聚焦在光電陰極上的圖像是顛倒的，因此必須有一個校正裝置，以便使肉眼能看到正面圖像。使用棱鏡或許合適，但它使整個系統(tǒng)顯得笨重、臃腫。較好的辦法是使用一束扭轉(zhuǎn)光纖。這種光纖的扭轉(zhuǎn)度為180度，圖像因此重新扭正。

　　目前的光增強器直徑不超過35毫米，長度30毫米，重量不超過70克，功耗約10毫安，它所提供的圖像質(zhì)量已完全能滿足觀察的需要。但是，為了擴大用途，取得更高的分辨率，還有待于下一代光增強器的間世，特別是有待于光電陰極工藝水平的提高。

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