Устройство ЭОП
Я уже вкратце рассказывал о принципах работы приборов ночного видения (ПНВ). Теперь настало время более детально разобраться с их устройством, а также с наиболее важными и интересными с точки зрения любителя электроники элементами.
Как уже говорилось, основой прибора ночного видения является электронно-оптический преобразователь, сокращённо ЭОП. На западе такие приборы называют Photomultiplier tube (сокращённо PMT ). На первый взгляд может показаться, что ЭОП - это что-то вроде электронной лампы. Кинескоп телевизора я бы назвал родственником электронно-оптического преобразователя. Дальше вы узнаете, почему.
Рассмотрим устройство ЭОП’а на примере конкретной модели - ЭП-33 (EP33). Точно утверждать не могу, но косвенно предполагаю, что в мои руки попал именно этот экземпляр или его модификация. К сожалению, при демонтаже маркировка на нём была повреждена.
Принцип действия электронно-оптического преобразователя.
Суть работы любого электронно-оптического преобразователя заключается в следующем. Как мы знаем, в ночное время суток внешнее освещение отсутствует. Внешнее освещение - это видимое человеческим глазом излучение от Солнца, ламп накаливания и других приборов освещения.
Но, кроме видимого излучения, проще говоря - света, есть ещё инфракрасное излучение (ИК), которое исходит от нагретых предметов, тел, строений. Оно невидимо для человеческого глаза. Инфракрасное излучение также исходит от Луны и звёзд. Попадая в атмосферу, оно рассеивается и создает некую инфракрасную подсветку. Вот это то излучение и улавливает электронно-оптический преобразователь. Стоит отметить, что ЭОП сам по себе бесполезен. Для его работы необходим объектив. Он проецирует изображение на небольшую площадь фотокатода.
На фото - объектив от охотничьего прицела Dedal 164 Night Vision.
Простейший ЭОП представляет собой стеклянный цилиндр, из которого откачан воздух. Одна из стенок цилиндра является полупрозрачным фотокатодом . На плоскость фотокатода проецируется невидимое инфракрасное излучение от объекта с помощью объектива.
Упрощённая схема работы ЭОП.
Вот так выглядит плоскость фотокатода. Как видим, его поверхность прозрачна.
Под действием инфракрасного излучения, благодаря фотоэлектрической эмиссии у поверхности фотокатода образуется электронное облако, плотность которого точно соответствует изображению, полученного с объектива. Далее это «электронное изображение» необходимо преобразовать в видимое человеческим глазом.
Для этого на другой стороне стеклянного цилиндра нанесён люминофорный слой . Круглая белая поверхность - это плоскость экрана с нанесённым слоем люминофора.
При «бомбардировке» электронами этого слоя, он начинает светиться зеленовато-жёлтым цветом которое видно человеческим глазом.
Свечение экрана электронно-оптического преобразователя (объектив снят).
Изображение на экране ЭОП, полученное с помощью объектива (Охотничий прицел Dedal 164 Night Vision).
Изображение, полученное на экране ЭОП.
Чтобы перенести «электронное изображение» с плоскости фотокатода, электроны в «облаке» необходимо разогнать и сфокусировать на плоскость люминофорного слоя. Это делается за счёт электрического поля. Оно создаётся ускоряющим постоянным напряжением в 12 - 17 киловольт, которое приложено между электродом фотокатода и анодом со стороны люминофорного слоя.
Чтобы изображение на экране с люминофорным слоем было более чётким, внутрь ЭОП’а устанавливается специальная фокусирующая система .
Умножитель напряжения ЭОП.
Как уже говорилось, для работы ЭОП требуется высоковольтный источник питания. В простейшем случае это генератор, который нагружен на повышающий трансформатор. Генератор работает на частоте в несколько килогерц. Далее снимаемое переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора дополнительно повышается с помощью многозвенного диодно-ёмкостного умножителя. В результате на выходе такого преобразователя получается постоянное напряжение величиной в 10 - 17 кВ.
На фото - умножитель напряжения без ЭОП от прибора ночного видения. Все элементы умножителя напряжения залиты герметиком и надёжно изолированы от металлического основания прицела. Так как преобразователь рабочий, то до "косточек" я его разбирать не стал. Несмотря на это, сквозь прозрачный герметик можно разглядеть некоторые его элементы.
Печатная плата выполнена в виде гибкого основания, на котором смонтированы автогенератор и трансформатор . Диодно-ёмкостной умножитель собран на SMD конденсаторах и расположен отдельно. Компактный размер прицела накладывает ограничения на габариты умножителя напряжения.
На выходе умножителя можно менять величину высокого напряжения между анодом (экраном) и катодом (фотокатодом) ЭОП"а.
Вот простейшая схема повышающего преобразователя. Как видим, схема довольно примитивна.
Со вторичной обмотки повышающего трансформатора L1 снимается повышенное напряжение. Но оно недостаточно для работы ЭОП. Для дальнейшего его повышения используется каскадный диодно-ёмкостной умножитель на диодах VD1, VD2, VD3…VDN и конденсаторах C1, C2, C3…CN. Число ступеней умножения около 20.
Трансформатор наматывается на Ш-образном сердечнике марки М2000НП сечением около 30 мм 2 . Обмотка L2 состоит из 30 витков, а L2 из 35 витков. Для их намотки используется провод ПЭЛШО-0,15. Для намотки обмотки L1 используется провод марки ПЭЛШО-0,07. Число витков - 2300.
Данный умножитель напряжения рассчитан на работу с ЭОП типа «МИНИ-1» отечественного производства.
В серийных приборах ночного видения применяются более сложные схемы умножителя напряжения, но схемотехника и принцип действия, как правило, схож с тем, который описан.
Инфракрасная подсветка.
Так как светоусиление ЭОП первого поколения недостаточно при глубоком затемнении, то применяется инфракрасная подсветка. Это устройство типа фонарика или прожектора, только светит он в инфракрасном диапазоне волн. Длина волны ~ 780 - 810 нм.
В качестве излучателя используется ИК-диод. Для регулирования яркости подсветки последовательно с диодом включается резистор . Обычно применяются несколько резисторов с разным номинальным сопротивлением, которые коммутируются переключателем. Так достигается ступенчатая регулировка интенсивности излучения.
Работу ИК-подсветки проверить легко. Область кристалла излучающего диода при работе светится мягким красноватым оттенком. Его видно невооружённым глазом. Если навести камеру смартфона или фотоаппарата на линзу ИК-диода, то на дисплее покажется фиолетовое свечение - это и есть инфракрасное излучение, которое улавливает матрица фотокамеры. Аналогичным образом можно проверить работу ИК-пульта дистанционного управления от телевизора.
При проверке ЭОП’а или ПНВ стоит соблюдать одно очень важное правило. Ни в коем случае нельзя включать эти приборы при естественном или искусственном освещении.
Основу электронно-оптической зрительной трубы составляет ЭОП. Электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) изображения называется электровакуумное устройство, преобразующее оптическое изображение одного спектрального состава (например, УФ, ИК) в промежуточное электронного изображение, а затем из электронного в видимое.
Электронно-оптические преобразователи (ЭОП) относятся к группе электровакуумных приборов с холодным фотоэлектронным катодом.
Электронно-оптические преобразователи (ЭОП) классифицируются по ряду признаков.
По характеру воздействия на поток излучения от объекта :
Спектральные преобразователи (активные ПНВ);
Усилители яркости (пассивные ПНВ).
По рабочей области спектра:
Для видимой области спектра;
Для ближней инфракрасной области;
Для ближней ультрафиолетовой области;
Преобразователи рентгеновских лучей.
По схеме построения (конструкции):
По числу камер или каскадов усиления;
Принципу фокусировки электронных пучков;
Методу усиления фотокатода.
Принцип действия электронно-оптических преобразователей, несмотря на большое разнообразие схем, и конструкций, основан на физических явлениях, возникающих при работе фотокатодов, систем электронной фокусировки и люминесцирующих экранов.
Простейший ЭОП представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд, вакуумированный до давления 10 -3 ПА...10 -4 ПА на одной торцевой стороне которого расположен полупрозрачный фотокатод, а на другой флуоресцирующий экран (рис.6).
Рис. 6. - Схема устройства ЭОП
1 - колба; 2 - фотокатод; 3 - катодное кольцо;
4 – диафрагма; 5 – анодный цилиндр; 6 - экран
Между экраном и фотокатодом создается электростатическое поле с разностью потенциалов между ними в 10...30 кВ.
Высокое ваккумирование обеспечивает практически беспрепятственное движение электронов фотокатода к аноду (экрану).
Фотокатод.
В качестве фотокатодов в ЭОП применяют тонкие полупрозрачные слои полупроводников сложной структуры, обладающие свойством внешнего фотоэффекта при действии светового потока.
Полупрозрачные фотокатоды работают на "просвет" , когда световой поток проходит через стеклянное или кварцевое основание фотокатода и вызывает эмиссию электронов с внутренней поверхности фотокатода, обращенной к экрану (аноду).
Поэтому толщина полупрозрачных фотокатодов мала и составляет несколько сотен молекулярных слоев.
В ЭОП применяются фотокатоды трех типов:
Серебряно - кислородно - цезиевые - для однокамерных ЭОП, которые обычно применяются в активных ПНВ;
Многощелочные фотокатоды, применяемые в первой камере многокамерных ЭОП пассивных ПНВ ;
Сурьмяно - цезиевые фотокатоды, применяемые в последующих каскадах многокамерных ЭОП;
Арсенид галлия.
Экран.
В качестве экрана в ЭОП применяется слой люминофора, нанесенный на заднюю стенку колбы или на закрепленную в ней стеклянную или слюдяную пластинку.
Вещество люминофора состоит из трех компонентов:
Основного вещества (сернистые и селенистые соединения цинка и кадмия);
Активатора, обеспечивающего требуемый спектр и в значительную степень интенсивность свечения (примеси меди, марганца и других металлов);
Плавня, обеспечивающего однородность и прочность люминофора (соли лития, натрия, калия и др.).
Толщина слоя люминофора должна быть такой, чтобы свечение, обусловленное действием электронных лучей, проходило через толщину экрана.
Разрешающая способность экрана зависит, в конечном счете, от его зернистости.
Световой поток, попадая на фотокатод, выбирает электрон, который под действием электростатического поля направляется на экран и приобретает кинетическую энергию
необходимую для пробивания алюминиевой пленки и возбуждения люминофора экрана. В результате возбуждения изучаются фотоны.
Если световым потоком на фотокатоде построено изображение предмета, то очевидно, что поток электронов будет нести информацию об этом изображении.
Бомбардировка электронами экрана вызывает свечение последнего. В результате люминесценции на поверхности экрана возникает светящееся изображение объектов, спроецированных на фотокатоде.
Так как энергия электронов приблизительно пропорциональна ускоряющемуся напряжению, то яркость экрана увеличивается с увеличением этого напряжения. Это дает возможность рассматривать простейший ЭОП как усилитель яркости и создавать многокамерные ЭОП, представляющие собой последовательное соединение однокамерных ЭОП.
Многокамерные преобразователи состоят из двух, трех и более камер, расположенных так, чтобы фотокатод последующей камеры нанесен на одну пластину с экрана предыдущей камеры. В ЭОП, применяемых в ПНВ, все элементы каскадов расположены в одной общей для них стеклянной колбе.
Камеры в многокамерных ЭОП могут соединяться между собой так же с помощью промежуточных линзовых систем или стекловолоконной оптики.
Изображение на экране простейшего ЭОП менее отчетливо и менее контрастно, чем на фотокатоде. Это объясняется тем, что каждая точка изображения на фотокатоде при ее переносе электронами на экран преобразуется в пятно, которое называется кружком рассеяния.
Кружок рассеяния возникает потому, что электроны, вылетающие из фотокатода, имеют различные по величине и направлению векторы линейных скоростей и движущихся по разным траекториям.
Для того, чтобы векторы линейных скоростей были параллельны продольной оси ЭОП, и создается электростатическое поле.
Диаметр кружка рассеяния может быть определен по формуле:
, (3)
где - расстояние между экраном и фотокатодом;
Анодное напряжение;
Наибольшая начальная энергия электрона в электровольтах.
При и величина кружка рассеивания
Диаметром кружка рассеяния определяется разрешающая способность ЭОП, которая оценивается по стандартным мирам.
Диаметр рассеяния уменьшить путем уменьшения L или увеличения U a не представляется возможным из-за уменьшения контраста с увеличением яркости и возможности электрического пробоя ЭОП.
Поэтому для уменьшения кружка рассеяния и улучшения качества изображения на экране применяют специальные фокусирующие системы .
Фокусирующие системы.
Они могут быть трех видов:
Электрические;
Магнитные;
Смешанные.
В общем случае в фокусирующих системах создается электростатическое или магнитное поле, которое изменяет траекторию движения электронов аналогично изменению хода оптических лучей оптическими деталями.
Поэтому устройство, обеспечивающие изменение траектории электронов в фокусирующих системах, называют электростатическими и магнитными электронными линзами.
В последнее время применяется 2 новых типа ЭОП с высоким коэффициентом усиления, которые можно отнести к каскадным и многокамерным:
ЭОП с использованием вторичной эмиссии электронов на "прострел";
ЭОП с высоким коэффициентом усиления основанный на использовании диодной схемы с распределенным эмиттером.
Однокамерные ЭОП с микроканальным усилителем и волоконными шайбами.
1. ЭОП с использованием вторичной эмиссии электронов на "прострел".
Он состоит из входного фотокатода, ряда тонких пленочных диодов и экрана.
Фотоэлектроны, допускаются на наружной слой первого диода и вызывает вторичную эмиссию электронов с противоположной стороны диода с коэффициентом вторичной эмиссии около 6. Даже процесс уменьшения электронов повторяется...
Преимущество - простота изготовления, обусловлена наличием одного фотокатода.
Недостатки:
Большая хроматическая аберрация из-за большей начальной скорости вторичных электронов;
Меньший контраст изображения;
Низкая механическая прочность тонких диодов;
Большой вес и потребляющая мощность системы магнитной фокусировки.
Для устранения данных недостатков разработаны ЭОП с диодами из пленок малой плотности. Пористая структура пленок (эмиттер KC1 на алюминиевой пленке) позволяет извлечь большую часть вторичных электронов.
- ЭОП
см. Электронно-оптический … - ЭОП
см. … - ЭОП в словаре Синонимов русского языка.
- ЭОП
см. Электронно-оптический … - ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ в Медицинских терминах:
(эоп) прибор, основанный на фотоэлектрическом эффекте, предназначенный для преобразования невидимого глазом изображения в видимое или для усиления видимого изображения; в … - ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ в Большом энциклопедическом словаре:
(ЭОП) вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования не видимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых или рентгеновских лучах) в видимое либо … - ЭЛЕКТРОННООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
преобразователь (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое либо … - СТЕРЕОТАКСИИ МЕТОД в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
метод, стереотаксис (от стерео... и греч. taxis - расположение), комплекс приёмов и расчётов, позволяющих по внешнечерепным и внутримозговым ориентирам с … - РЕНТГЕНОВСКАЯ СЪЁМКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
съёмка, фотографическая или видеомагнитная регистрация теневого изображения различных объектов, получаемого при просвечивании их рентгеновскими лучами (РЛ) и отображающего внутреннее строение … - РЕНТГЕНОВСКАЯ АППАРАТУРА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
аппаратура медицинская, совокупность оборудования для использования рентгеновских лучей в медицине. Р. а. предназначена для рентгенодиагностики и рентгенотерапии. Она включает … - ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КАМЕРА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
камера, сцинтилляционная камера, прибор для наблюдения и регистрации траектории (следов, треков) ионизирующих частиц, основанный на свойстве люминофоров (сцинтилляторов) светиться … - ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ЭЛЕКТР́ОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования не видимого глазом изображения объекта (в ИК-, УФ- или рентгеновских лучах) в … - ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ в Современном толковом словаре, БСЭ:
(ЭОП) , вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования не видимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых или рентгеновских лучах) в видимое …
Как разобраться в терминологии? Что выбрать? Какие пополения бывают? Разберемся в ночном видении! это специальные приборы, которые в условиях недостаточной освещенности усиливают имеющийся свет или в полной темноте усиливают инфракрасную (ИК) подсветку от ИК фонарей. Мы видим на картинке изображение с ПНВ, ночью в условиях низкой освещенности. Поскольку эти приборы усиливают свет, то на заднем плане мы видим очень яркие пятна от фонарей. Ночное видение используются в разных областях, от обычных камер видеонаблюдения, до . Стоимость приборов лежит в диапазоне от 5 000 до 500 000 рублей. Все приборы различаются используемыми технологиями.
Принцип усиления света приборов ночного видения
Принцип работы ПНВ - усиление улавливаемого света в сотни и тысячи раз. Весь спектр видимого света лежит в диапазоне от 400 до 760 нм - это тот свет, который мы можем увидеть, а излучение в диапазоне от 760 -инфракрасное излучение, которое является для человека и животных невидимым излучением. Как раз в инфракрасном спектре работают многие ПНВ.
Как я написал выше, принцип работы ПНВ - усиление улавливаемого света в сотни и тысячи раз. Весь спектр видимого света лежит в диапазоне от 400 до 760 нм - это тот свет, который мы можем увидеть. Спектр, в котором хорошо видят приборы ночного видения лежит в районе 760-1000 нм, причем для разных поколений спектр разный, его можно изобразить как график. Далее подробнее изучим поколения и технологии ПНВ.
Подсветку для ночного прицела надо выбирать в зависимости от поколения прибора и спектра в котором работает выбранный осветитель.
Полезные советы
Конструкция приборов ночного видения
Приборы ночного видения делятся на поколения в зависимости от технологии применяемой в приборе. Существуют следующие поколения ночных прицелов:
Выбранный порядок соответствует качеству получаемого изображения. Для того чтобы понять, что отвечает за качество картинки и по какому параметру прибор можно отнести к тому или иному поколению, разберемся из чего состоит ПНВ.
- Входная линза прибора, через который в прибор поступает свет небольшой порции или отраженный свет от встроенного ИК фонарика (4)
- Электронно-оптический-преобразователь (ЭОП) главная часть прибора, которая преобразует и усиливает свет
- Окуляр для наблюдения
- Блок питания
- Корпус прибора
ЭОП как определяющая часть прибора ночного видения
Электронно-оптический преобразователь (далее ЭОП) служит для многократного усиления света. Именно ЭОП определяет поколение ПНВ. Как уже упоминалось,все ЭОП можно упрощенно разделить на поколения I,I+,II,II+и III они весьма существенно отличаются друг от друга по своей конструкции, техническим характеристикам и стоимости. Текущие разработки в области ночного видения притормозились из-за большой стоимости производства ЭОПов 2 и 3 поколения,а также удешевлением в производстве конкурирующей технологии тепловизионного видения. Качество изображения в приборе ночного видения зависит от трех ключевых характеристик ЭОПа - коэффициента усиления света, чувствительность фотокатода, разрешение ЭОПа.
Коэффициент усиления света в ЭОПе
Одной из важнейших характеристик ЭОПа, от которой зависит дальность видения ПНВ, является коэффициент усиления по свету. Для ЭОПов 1 и 1+ поколений коэффициент усиления света может быть в пределах от 500 до 1000 крат и зависит от увеличения ЭОП, чувствительности фотокатода и светоотдачи люминофора. По сути это коэффициент показывает во сколько крат ярче будет изображение после прохождения света через ЭОП. Коэффициент усиления по свету тем больше,чем больше чувствительность фотокатода.
Чувствительность фотокатода
Вторая по важности характеристика, от которой зависит усиления света в ЭОПе. За чувствительность ЭОПа отвечает фотокатод. Эта величина рассчитывается как отношение фототока к величине светового потока, вызвавшего его. Фотокатод реагирует на интенсивность светового потока и его частоту, поэтому его чувствительность разделяется на интегральную и спектральную. Интегральная чувствительность (SA) характеризует способность фотокатода реагировать на воздействие всего светового потока, содержащего световые колебания различных частот. Обычно для измерения интегральной чувствительности используется лампа накаливания с цветовой температурой вольфрамовой нити 2800К. Интегральная чувствительность измеряется в А/лм. Спектральная чувствительность фотокатода (Sλ) – отношение величины фототока к монохроматическому лучистому потоку. Это совсем сложная величина ее для покупки прицела ночного видения знать не обязательно. Спектральные характеристики фотокатодов в реальных приборах ограничены коротковолновым пределом оптической прозрачности материала входного окна фотоэмиттера. Красная граница спектральной характеристики фотокатода определяется порогом фотоэффекта материала и зависит от его энергетической структуры и состояния поверхности. Эта граница может немного смещаться в зависимости от деталей технологического процесса изготовления фотокатода или при изменении внешних условий. Чтобы погрузится в эти технологии можно изучить нижеприведенный график для материалов фотоэмиссионного материала и используемого стекла:
Разрешение ЭОПа
Третей, важнейшей характеристикой, влияющей на дальность видения, является разрешение ЭОПа. В зависимости от модификации ЭОП и качества его изготовления разрешение в центре поля зрения, как правило, может быть от 30 штр/мм до 50 штр/мм. Ближе к краю поля зрения разрешение в ЭОП 1-го поколения намного меньше. На краю поля зрения оно может составлять до 5 штр/мм. Кроме того,чем дальше расположено изображение предмета от центра поля зрения, тем больше нарушается его подобие предмету. К примеру, если вы будете рассматривать квадрат через ПНВ, то он будет выглядеть как подушка - растянутый по краям. Это ни в коем случае не дефект оптики прибора, как можно подумать сразу. Оптика здесь ни при чем, искажение дает ЭОП 1 поколения. Зрительно это выглядит так:
Поколения приборов ночного видения
1 поколение
ЭОП 1 поколения представляет собой герметично запаянную стеклянную трубку,из которой откачан воздух. Степень вакуума внутри колбы весьма велика. Рассмотрим принцип действия ЭОПа:
Грубо говоря ЭОП это усилитель света, свет усиливается за счет бомбардировки фотонами люминофорного экрана на фотокатоде, который расположен ближе к объективу прибора. Фотокатод преобразует фотоны в электроны, которые ускоряются и увеличивают свою энергию под действием наведенного электрического напряжения в рабочей камере ЭОПа. После прохождения ускорительной камеры электроны попадают на маленький экран в окуляре прибора, на который нанесено фосфорицирующее покрытие (зеленого или белого фосфора), которое под действием электронов вспыхивает в нужных местах, формируя видимое вами изображение.
Подробнее о принципе работы ЭОПа ночного видения 1 поколения.
В объектив прибора попадает слабый свет от объекта. Этот свет в виде фотонов попадает на поверхность фотокатода. Задача фотокатода преобразовывать фотоны света в электроны. Фотокатод это очень тонкий слой фотоэмиссионного вещества,напыленного на внутреннюю поверхность фотокатодного стекла. Фотокатод строит изображение наблюдаемых объектов, создавая на своей поверхности распределение освещенности от объекта наблюдения. При этом, с противоположной стороны фотокатода возникает фотоэлектронная эмиссия с аналогичным пространственным распределением плотности электронного тока что и на входе.
Фотоэмиссия - испускание электронов из фотоэмиссионного вещества под действием света.
Определение из справочника.
Таким образом фотокатод преобразует пучки света от объекта в пучки электронов,той же плотности и распределения что и на входе. Дальше, полученные на выходе фотокатода электроны попадают в рабочую камеру ЭОПа.
В рабочей камере ЭОПа создается разность потенциалов(напряжение), для чего используется специальный высоковольтный трансформатор, который преобразует 3В от блока питания в 16 кВ, кстати говоря, как раз трансформатор создает тот писк, который можно услышать при включении и работе прибора. В рабочей камере ЭОПа под действием напряжения электроны вышедшие из фотокатода ускоряются под действием электрического поля. Ускоряясь электроны увеличивают свою кинетическую энергию и с высокой энергией ударяются в экран окуляра, на который нанесен люминофор. Под действием электронов люминофор начинает светится - испускать фотоны света, которые мы уже наблюдаем в виде изображения через линзу окуляра как через лупу.
Надо отметить, что в рабочей области ЭОПа под действием напряжения образуется электронная линза, аналогичная оптической, в которой роль преломляющих поверхностей выполняют линии электростатического поля, которые направляют и фокусируют электроны так же, как и оптическая линза фокусирует световые лучи. Поэтому на поверхности экрана окуляра возникает светящееся перевернутое изображение, которое можно рассматривать через окуляр ПНВ как через лупу.
В некоторых случаях производители ставят оборачивающую линзу внутри прибора,таким образом на выходе вы получаете нормально изображение, которое не надо переворачивать. Это влияет на точность позиционирования видимого изображения относительно фактической оптической оси, поскольку не все ЭОПы идеально центрированы и имеют симметричное изображение относительно оптической оси. Такая технология применяется только в приборах 2 и 3 поколений.
Процесс вылета электронов из фотоэмиссионного слоя фотокатода происходит всегда, вне зависимости от того, подключен ЭОП к источнику питания или нет. Если внутри ЭОП не создавать фокусирующего электростатического или электромагнитного поля, то электроны постепенно возвращаются в слой фотокатода. Эта особенность проявляется когда при выключении прибора на экране прибора сохраняется зеленое свечение.
Кстати, почему в ночное видение мы видим зеленое изображение? Все потому,что у ЭОПа люминофоры, которыми покрыт экран в окуляре прибора как правило имеют зеленое свечение.
Глазу легче приспособиться к зеленому свету, поэтому предпочтительней выбирать ЭОП зеленого цвета, однако черно-белый ЭОП показывает контрастнее.
Из личных наблюдений.
Основные параметры ПНВ 1 поколения
Достоинства 1 поколения: цена
Недостатки 1 поколения: искажения изображения по краям, малое усиление светаЛичные наблюдения
Изображение из 1 поколения
В приборе ночного видения 1 поколения главный недостаток - искаженное изображение по краям картинки. Это выглядит так:
1+ поколение
В ЭОПе 1+ поколения разрешение на краю поля зрения мало отличается от разрешения в центре, а искажения формы предметов практически незаметно. Равномерное разрешение по полю в этом ЭОП достигается путем использования фотокатода со специальной плоско-вогнутой волоконно-оптической пластины (ВОП), на вогнутой поверхности которой нанесен фотоэмиссионный материал.
Сравнительно недавно появилась новая разработка - ЭОП поколения Супер 1+,в котором за счёт оригинального технического решения - сферическая форма фотокатода без использования ВОП совместно с новым объективом. Это позволило получать достаточно четкое изображение по всему полю зрения без потери света, а значит и сохранить коэффициент усиления по свету при одновременном сохранении увеличения ЭОПа.
ПНВ с ЭОПами 1-го и 1+поколений достаточно хорошо работают в условиях естественной ночной освещенности соответствующей наличию ¼ Луны на небе. При более низкой освещенности необходимо включать ИК подсветку.
Существующая технология изготовления ЭОП не позволяет получить исключительно равномерную яркость свечения всей поверхности экрана и полное отсутствие каких либо темных или светлых точек. Поэтому,если в ПНВ наблюдать равномерно освещенную белую поверхность, то можно видеть в поле зрения мелкие черные точки, сероватые полоски или незначительное отличие по яркости участков экрана, которые практически не видны при работе ночью. Эти точки и неравномерность яркости не влияют на надежность (длительную стабильную работу) ЭОП и не являются браком. Ресурс работы ЭОП 1 поколения составляет около 1000 часов,этого хватает простому любителю природы примерно на 3 –5,а иногда и более,лет эксплуатации. В дальнейшем чувствительность ЭОП падает, снижается яркость и контрастность изображения. Примерно такой эффект можно наблюдать с кинескопами старых телевизоров.
Надо помнить, что очень мало моделей ПНВ с ЭОП 1-го поколения выпускаются с защитой от случайной засветки прибора. Поэтому при эксплуатации прибора,в случае внезапного появления в поле зрения яркого источника света (фонарь,фары авто, внезапно включенный свет в помещении, случайно снятые в дневное время с включенного прибора защитные крышки), необходимо немедленно отвести объектив прибора в сторону и закрыть его крышкой или на крайний случай рукой.
В противном случае, многократное увеличение освещенности фотокатода приведет к лавинообразному увеличению количества выбитых из него электронов, усиленных в сотни раз приложенным напряжением, и в результате - прожиганию проводящего слоя фотокатода и выгоранию люминофора. Как правило,подобные случаи признаются нарушением правил эксплуатации и не являются гарантийными, ремонт ПНВ выльется в значительные материальные затраты потребителя.
Сравнение 1 и 1+ поколения приборов ночного видения.
Главным недостатком 1 поколения считается низкая ударостойкость - из-за стеклянного корпуса ЭОПа 1 поколение невозможно использовать в прицелах ночного видения на оружии с высокой отдачей. Также в 1 поколении получаемое изображение искажено по краям за счет эффекта электронной линзы, которая возникает в рабочей камере ЭОПа. В 1+ поколении, за счет использования металло-керамических корпусов ЭОПа решена проблема ударостойкости и прицелы с ЭОПом 1+ поколения можно использовать на различных калибрах. Также решена проблема искаженного изображения по краям картинки за счет использования волоконно-оптических плоско-вогнутых линз на входе и выходе ЭОПа, поэтому ПНВ 1+ поколения рекомендуются к покупке и установке на оружие. Покупать 1-е поколение для охоты мы бы никому не советовали, это пустая трата денег,задуматься стоит о покупке 1+ поколения. Зачастую китайские производители называют 1+ поколением 1 поколение но с волоконно-оптическими линзами,что дает им возможность продавать устаревшее 0 поколение как 1 поколение. В отдельных случаях за 1+ поколение производителями выдается 0 поколение с фотокатодом без волоконно-оптических линз. При покупке китайских приборов имейте это ввиду.
Достоинства 1+ поколения: ударная стойкость, нет искажений по краям
Недостатки 1+ поколения: малое усиление света в сравнении с 2+ поколениемПо горячим следам
2+ поколение
Это поколение создано на ЭОПе бипланарной конструкции, то есть без электростатической линзы, с прямым переносом изображения с фотокатода на экран. В ЭОПе для усиления света используется МКП. Схематично устройство ЭОПа изображено на схеме:
Расстояния между слоем фотокатода и входом МКП (микроканальной пластины),выходом МКП и слоем люминофора достаточно малые. Напряжения, подаваемые на фотокатод, вход и выход МКП зависят от конкретной конструкции ЭОПа,а напряжения на выходе МКП отличаются и регулируются в процессе изготовления для достижения максимального разрешения. Изображение на экране ЭОП получается прямым. Для того, чтобы его перевернуть, вместо плоской стеклянной пластины,на которой нанесен внутри люминофор, применяют волоконно-оптическую пластину,волокна которой являются световодами и закручены таким образом, что изображение переворачивается на 180°. При отсутствии такой пластины необходимо перед окуляром ставить оборачивающую систему (ОС). Изображение на экране ЭОП в этом случае рассматривается через микроскоп (ОС +окуляр =микроскоп) и за окуляром уже имеется выходной зрачок (висит в воздухе светлый кружок),которого при использовании переворачивающего изображение ВОП нет, так как окуляр в этом случае работает как лупа и выходным зрачком является глаз.
В поколении 2 основной коэффициент усиления достигался за счет микроканальной пластины, и было решено избавиться от устаревшей электростатической линзы,что позволило избавиться от засветки сильными источниками света. В результате получился очень компактный ЭОП с характеристиками, ненамного хуже по характеристикам 2 поколения. Коэффициент усиления порядка 20000-30000, присутствует автоматическая регулировка яркости в зависимости от внешнего освещения. Кроме того, отсутствие разгонной камеры позволяет получить более четкое изображение.
МКП
МКП представляет собой сито с регулярно расположенными каналами диаметром 6-10 мкм и длиной не более 1 мм. Обе поверхности МКП полируются и металлизируются,между ними прикладывается напряжение в несколько сотен вольт. Попадая в канал такого сита, электрон испытывает соударения со стенками МКП и выбивает вторичные электроны. Процесс многократно повторяется на всей длине пролета электрона(1мм), это позволяет получить высокий коэффициент усиления света(x10 000), намного превосходящий 1 и 1+ поколение. Для получения микрометровых каналов в МКП используется оптическое волокно, которое под воздействием химических реакций приобретает вид сита. Если в ЭОПе поколения 1 или 1+ одиночный электрон, вылетевший из фотокатода, движется в вакууме разгонной камеры, и в одиночку, долетает до экрана (анода), то в канале МКП каждый электрон, вылетевший из фотокатода, генерирует целый рой электронов которые многократно ударяются в экран. За счет этой технологии коэффициент усиления света достигает 25 000-30 000 раз.
1 - фотокатод; 2 - микроканальная пластина; 3 - экран
Т.к. оборачивающую электростатическую линзу убрали, пришлось добавлять дополнительные линзы в окуляр чтобы изображение было правильным. Но благодаря компактности ЭОПа удалось сделать конструкцию очков ночного видения (ОНВ) с псевдобинокулярной системы, где изображение с одного ЭОП разводится на два окуляра с помощью светоделительной призмы. Оборот изображения здесь осуществляется в дополнительных мини-объективах. Также оборот изображения может быть произведен при помощи особой волоконно-оптической пластины. В ЭОПах для эта оборачивающая пластина обычно встроена в ЭОП. Некоторые электроны не попадают в каналы МКП, отражаются от стенок и попадают в соседние каналы. В результате вокруг ярких источников света образуются гало - и чем дальше находится фотокатод от микроканальной пластины - тем больше гало, а чем тоньше каналы в МКП - тем гало ярче. Гало можно увидеть на этой картинке вокруг фонарей освещения:
Если с ПНВ приходится работать в условиях, где возможны боковые засветки,то на входе вместо стеклянной устанавливается волоконно-оптическая пластина,защищающая фотокатод от боковых засветок и позволяющая получить более контрастное изображение. Малые габаритные размеры ЭОП 2+ позволяют значительно уменьшить габаритные размеры и вес ПНВ по сравнению с ЭОП 2-го поколения. Ресурс работы ЭОП поколения 2 и 2+ составляет порядка от 1000 до 3000 часов,что втрое больше, чем у ЭОП 1-го поколения. Встроенные источники питания ЭОП поколений 2 и 2+ имеют автоматическую регулировку яркости свечения экрана и встроенную электронную защиту фотокатода от световых перегрузок, а сами ЭОП - хорошее качество изображения без искажений по всему полю зрения и могут работать в условиях очень низкой освещенности - при отсутствии луны,а лишь наличии звезд и то в легких облаках. Стоимость ПНВ с ЭОП поколений 2, 2+ в 5-10 раз выше, чем стоимость приборов с ЭОП 1-го поколения,и редко бывает ниже 2000 долларов США. Высокая стоимость ЭОП 2+ (а также и ЭОП 3-го поколения) обусловлена как технологией их изготовления (в специальных сверхчистых вакуумных камерах с высокой степенью вакуума), так и стоимостью производства МКП и ВОП.
Характеристики ЭОПов 1, 1+, 2+ поколения
Достоинства 2+ поколения: отсутствие засветки, компактные размеры, выше разрешающая способность.
Недостатки 2+ поколения: нужна дополнительная оборачивающая оптика, гало вокруг точечных источников света.Из личного опыта
Поколение 3
Отличается от ЭОП поколения 2+ тем, что фотокатод выполнен на основе арсенида галлия(AsGa), что позволило увеличить его интегральную чувствительность до 900-1600 мкА/лм, а чувствительность в инфракрасной области до 190 мкА/лм (в инфракрасной области в 10 раз больше по сравнению с ЭОП 2+ и в 6 раз больше по сравнению Super Gen 2+). Разрешение 42-64 штр/мм. Ресурс работы до 10 000 часов,что втрое больше чем у ЭОП 2 и 2+,и в 10 раз больше чем у ЭОП 1.
Приборы на базе ЭОП 3-го поколения очень хорошо работают в условиях предельно низкой освещенности.Картинка в приборе насыщенная,четкая,с хорошим контрастом и проработкой деталей.В отличие от ЭОП 2+на входе отсутствует волоконно-оптическая шайба,поэтому нет защиты от боковых засветок,что затрудняет их использование в городских условиях.Из-за высокой стоимости,в 1,5-2,5 раза выше,чем II+,приборы на ЭОП 3 поколения в свободной продаже встречаются редко,и в основном применяются в спецтехнике (военные,спецслужбы и т.д.).
Производители ЭОП 3 признают, что не существует принципиальных различий в эффективности между новыми системами 3 поколений. Преимущества преобразователей третьего поколения становятся очевидными при старении этих устройств, так фотокатоды 2+ теряют чувствительность (деградируют) по мере использования. Ресурс таких ЭОП составляет около 3 000 часов.
Для быстрого ориентирования в рамках рассмотренной классификации следует
воспользоваться таблицей, в которой сведены основные характеристики ЭОП.
Однако для более полной оценки необходимо получить представление о специфических
требованиях, предъявляемых к оптическим узлам и конструкции таких приборов.
Достигнутое качество оптических компонентов не лимитировало разработку
ЭОП. Предел разрешения, определяющий минимальные угловые размеры доступного
для наблюдения объекта, определяется разрешающей способностью применяемых
МКП, то есть диаметром каналов. Сегодня ПНВ в среднем обеспечивает 30-40
штр./мм, лучшие образцы ЭОП III, предназначенные в основном для авиации,достигают 64 штр./мм. Диаметр пор в таких МКП составляет 5-6 мкм при толщине
в сотые доли мм. В связи с высокой хрупкостью эти пластинки чрезвычайно
сложны в изготовлении и обработке. Светоусиление в этих ЭОПах достигает
50 000-70 000 раз.
Фотокатод основе арсенида галлия очень требователен к величине остаточного давления внутри ЭОПа и легко подвержен "отравлению" ионами газов, что приводит к падению чувствительности фотокатода и сокращению срока службы ЭОП. Для защиты фотокатода на основе арсенида галлия используется ионно-барьерная пленка, нанесенная на входную поверхность МКП, которая предотвращает выход из каналов МКП положительных ионов и нейтральных газов (которые создаются в процессе бомбардировки электронами внутри каналов МКП) и тем самым сохраняет фотокатод, что увеличивает срок службы прибора. Интегральная чувствительность 1000-1800 мкА/лм, чувствительность на длинах волн 830 нм - 100-190 мА/Вт,коэффициент усиления 40000-70000, максимальное разрешение 45-64 штр/мм,соотношение сигнал-шум 16-21, срок службы 10000 часов.
Характеристики ЭОПов 1, 1+, 2+, 3 поколений.
Достоинства 3 поколения: выше коэффициент усиления, чувствительность и разрешающая способность, длительный срок службы, высокая устойчивость к перегрузкам.
Недостатки 3 поколения:Из общедоступных источников
3+ поколение без пленки
Иногда его называют поколением 3+. Вместо удаления ионно-барьерной пленки ее сделали в три раза тоньше, применили улучшенную МКП, а также поставили импульсный источник питания ЭОПа с уменьшенным напряжением. В результате удалось существенно повысить характеристики ЭОПа без уменьшения срока службы и устойчивости к перегрузкам. Благодаря импульсному источнику питания удалось избавиться от влияния ярких источников света на ЭОП. Интегральная чувствительность лежит в пределах 2000-2700 мкА/лм, чувствительность на длинах волн 830 нм - 190-250 мА/Вт, чувствительность на длинах волн 880 нм - 80-120 мА/Вт,коэффициент усиления 50 000-80 000, максимальное разрешение 64-72 штр/мм,соотношение сигнал-шум 25-28, срок службы 10000 часов.
Характеристики ЭОПов 1, 1+, 2+, 3, 3+ поколений.
Достоинства 3+ поколения: выше коэффициент усиления, меньше гало, выше чувствительность и разрешающая способность, длительный срок службы, высокая устойчивость к перегрузкам.
Недостатки 3+ поколения: ионно-барьерная пленка ухудшает максимальные характеристики.Из общедоступных источников
Цифровое поколение
В последнее время цифровое устройство ночное видения становится более популярным. Принцип работы цифровых приборов ночного видения существенно отличается от предыдущих. Можно сказать что предыдущие способы преобразования светя являются аналоговыми методами. Примерно как аналоговая и цифровая фотография. Принцип действия простой, в приборе стоит цифровая матрица которая работает в ИК спектре излучения и высоком усилении света, через объектив прибора, свет попадает на матрицу и матрица уже преобразует приходящий свет в изображение на цифровом экране прибора. Такие приборы отличаются существенным минусом - неспособность работать в сильной темноте без внешней ИК подсветки. В этом плане 2 поколение приборов существенно лучше. Однако плюсом таких приборов является то что они не боятся засветки и могут работать и днем и ночью.
Характеристики ЭОПов 1, 1+, 2+, 3, 3+, цифровых поколений.
Черные точки на ЭОПах ночного видения.
Черные точки на ЭОПах ночного видения. Несомненно, покупая прибор более чем за 100 тыс. рублей, хочется получить идеальный прибор. Но надо понимать,что это все таки серийное производство и по ГОСТ предусмотрено некоторое количество черных точек. Безусловно, наши специалисты отбирают самые «чистые» приборы. В любом случае черные точки присутствуют на каждом приборе, в одном случае это как укол иголочкой, в другом как звездное небо. На самом же деле, большинство точек в реальных условиях вы даже заметить не сможете. Потому как они заметны только в условиях когда вы смотрите на белую стену,а в условиях ночи в лесу они незаметны совершенно. К тому же, чистота поля зрения далеко не первый и даже не пятый пункт в показателях прибора. Например более «грязный» прибор по большинству показателей будет лучше «чистого».
Выбирайте прибор ночного видения, исходя из полученных знаний! Наш магазин имеет большой каталог приборов ночного видения на любой кошелек и любую задачу! Звоните и покупайте через сайт!ЭОП
электрооптические параметры
техн., физ.
Источник: http://chem.kstu.ru/jchem&cs/russian/n4/appl4/yal2000/0sdms60/0sdms60.htm
ЭОП
эндоскопическое оперативное пособие
ЭОП
электронно-оптический планшет
техн., физ.
эффективная отражающая поверхность
связь
Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. - М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. - 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. - С.-Пб.: Политехника, 1997. - 527 с.
в теории радиолокации
ЭОП
эндогенные опиаты
ЭОП
электронный оптический прибор
техн., физ.
ЭОП
электронно-оптический приёмник
техн., физ.
Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. - С.-Пб.: Политехника, 1997. - 527 с.
ЭОП
электронно-оптический преобразователь
техн., физ.
Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. - М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. - 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. - С.-Пб.: Политехника, 1997. - 527 с.
ЭОП
электронно-оптический прожектор
техн., физ.
Источник: http://www.mini-soft.ru/bemt/3usct_.php
Словарь сокращений и аббревиатур . Академик . 2015 .
Синонимы :Смотреть что такое "ЭОП" в других словарях:
ЭОП - ЭОП: ЭОП электронно оптический преобразователь. ЭОП эффективная отражающая поверхность. … Википедия
ЭОП - см. Электронно оптический преобразователь. * * * ЭОП ЭОП, см. Электронно оптический преобразователь (см. ЭЛЕКТРОННО ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ) … Энциклопедический словарь
ЭОП Большой Энциклопедический словарь
эоп - сущ., кол во синонимов: 1 преобразователь (39) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
ЭОП - см. Электронно оптический преобразователь … Большой медицинский словарь
ЭОП - см. Электронно оптический преобразователь … Медицинская энциклопедия
ЭОП - см. Электронно оптический преобразователь … Естествознание. Энциклопедический словарь
ЭОП - электронно оптический планшет электронно оптический преобразователь электронно оптический приёмник эффективная отражающая поверхность … Словарь сокращений русского языка
ЭОП с микроканальной пластиной - ЭОП с МКП Ндп. микроканальный ЭОП ЭОП с микроканальным усилением Электронно оптический преобразователь, в котором повышение коэффициента яркости осуществляется при помощи микроканальной пластины. [ГОСТ 19803 86] Недопустимые, нерекомендуемые… …
ЭОП с регулируемым увеличением изображения - Ндп. ЭОП с переменным увеличением Электронно оптический преобразователь, в котором предусмотрена возможность изменения масштаба изображения на выходе путем изменения электронно оптического увеличения. [ГОСТ 19803 86] Недопустимые, нерекомендуемые … Справочник технического переводчика
