共 田
第二代微光瞄准镜
微光夜视仪利用自然界的微弱夜天光以“被动”方式工作,不必使用人工光源照明,从根本上克服了主动红外瞄准镜暴露自己的缺点。像增强器工作电压虽高,但电流极小,消耗电能不多,用几节干电池就能工作几十小时,大大减小了系统的体积和质量,改善了使用勤务性。与主动红外瞄准镜相比,微光瞄准镜具有明显的优越性。
第一代微光瞄准镜采用级联像增强器,体积、质量仍然偏大,不便安装到武器上使用,也不便士兵携带。1970年研制成功的微通道板像增强器,用它作为核心部件,出现了第二代微光夜视仪。
微通道板像增强器
科学家早已发现,有的材料在电子的撞击下可以发射更多的电子,这种材料在20世纪30年代就已应用在光电倍增管中,但结构复杂,而且不能连续倍增,增益不大。1962年前后,美国人利用能再次发射电子的材料,制成了连续型通道电子倍增器,由此研制出微通道板像增强器。
连续型通道电子倍增器其实就是一根很细的管子,细管内壁镀有二次电子发射材料,在管子两端做上电极,加以直流电压。当电子从细管的一端射入时,就在端部管壁激发出少量二次电子。这些电子被管壁电压加速,被加速的电子一边前进,一边与管壁碰撞,激发出更多的二次电子。最终出射的电子数量比入射的电子数增加许多,获得很高的电子增益。
通道电子倍增器的电子增益除了与二次电子发射材料的性质有关外,还与通道的长度-直径之比和所加电压有关,而与通道的尺寸无关,因此可以将通道做得很细很短。将许多极细的通道并列在一起,制成微通道板,用微通道板传递电子图像,能实现电子图像的极大增强。
微通道板的单根通道的内直径一般约为10~12μm,典型长度为500μm(0.5mm),一块微通道板包含数百万根微通道管,典型微通道板的直径为20mm,厚度为0.6mm,可使图像的亮—度增强数千倍以至上万倍。
要做出如此细密而均匀一致的微通道板,制造工艺自然要求很高。微通道板的制造方法有多种,工业上一般采用实芯拉制法。这种方法首先制作一根共轴芯棒,其芯玻璃具有可熔性,而外层不可熔。将芯棒加热后拉长成玻璃丝,把许多玻璃丝并成束,切成薄片,将薄片的两个端面抛光。然后把芯玻璃熔掉,在各通道内壁镀上二次电子发射材料膜层,再在两个端面镀上金属作为电极。
微通道板像增强器利用微通道板作电子倍增器。这种像增强器的结构主要有两种,一种叫近贴式,另一种叫倒像式。
近贴式微通道板像增强器将微通道板放置在光电阴极与荧光屏之间。阴极发出的电子靠均匀电场的作用,打到微通道板上,经电子倍增后,投射到荧光屏上形成可见光图像。由于光电阴极、微通道板和荧光屏彼此紧挨着,所以这种像增强器尺寸小,像管的长度可在6mm以下,但鉴别率较低,光学增益相对小些,需附加倒像装置(常用光导纤维倒像器)才能使物镜送来的目标的倒像再倒过来,使观察者看到正像。这种像增强器也叫薄片管、薄饼管。
倒像式微通道板像增强器,是在第一代像增强器即级联式像增强器的单级像管中,在荧光屏的前面插入微通道板。这样,用单级像管就能达到几万倍以上的光学增益,单管就可构成像增强器。与近贴式像增强器比较,倒像式像增强器增益高,像质好,不用再次倒像。
第二代像增强器(无论近贴式还是倒像式)与第一代级联像增强器比较,主要有如下优点:
(1)微通道板像增强器的总长度为三级级联像增强器的1/3或更短,不但本身体积小、质量轻,更重要的是使微光夜视仪整机的体积质量大幅度降低。例如1970年美国生产的步枪用第二代微光瞄准镜AN/PVS-3,与第一代微光瞄准镜AN/PVS-2相比,长度缩短2/3,质量减轻一半以上,观察灵敏度大幅度提高,价格降低一半。
(2)微通道出射的电子达到一定数量之后将不再增加,即微通道板存在饱和效应,视场中突然出现的亮点不会烧坏荧光屏,使第二代微光夜视仪有防强光功能。
第二代微光夜视仪典型产品
微光瞄准仪
美国AN/PVS-4微光瞄准镜
该微光瞄准镜采用25mm倒像式微通道板像增强器。镜内装有增益自动控制电路和防强闪光电路,在环境光照改变(例如从明亮转到全黑)时能在几分钟内自动改变像增强器的增益,保持景象的亮度和对比度。枪口焰等短时间的高亮度强闪光不会损坏像管,可用于观察炮弹的炸点。像管的增益和瞄准分划均可手工调整,以适应环境的光照情况。
瞄准分划是投射式的。镜内有分划调整机构,校枪时不必移动瞄准镜。瞄准镜很容易安装到步枪、轻机枪等各种武器上,也可以手持作为夜间观察镜使用。
该瞄准镜现装备美国陆军和海军陆战队以及世界许多国家的军队,主要用于步枪、轻机枪等武器的瞄准。
主要诸元
长×宽×高240mm×120mm×120mm
质量1.5kg
倍率4×
视场10°30′
调焦范围25m~∞
物镜焦距95mm
目镜焦距25mm
出瞳距离34mm
视度±4
电源2.65v25mA直流
电池使用时间12小时
使用环境-55~40℃,相对湿度90%,
海拔高度3000m
美国AN/TVS-5班组武器微光瞄准镜
这种微光瞄准镜也采用25mm微通道板像增强器,其性能特点和AN/PVS-4相似,只是体积、质量较大,用于大口径机枪等班组武器的夜间瞄准,也可装在三脚架上作为夜间观察仪使用,现仍装备美国等西方国家的军队。
主要诸元
长×宽×高310mm×160mm×170mm
质量3kg
倍率6.2×
视场9°
电源2.65v25mA直流
电池使用时间12小时
使用环境温度-54~46℃
法国OB-50微光瞄准镜
这种微光瞄准镜由法国索普勒姆公司生产,装备法国陆军。它采用18mm微通道板像增强器,体积较小,质量较轻。内装自动增益控制线路,在环境亮度改变时可自动保持景象的亮度和对比度。目镜后部装有带活动遮板的接眼护罩,既可防止武器后坐时瞄准镜撞击眼睛,又可防止周围光线进入眼睛,干扰对目标的观察和瞄准。主要诸元
长度230mm
质量0.9kg(不含支座)
倍率3×
视场10°
电源2.65v干电池
电池使用时间汞电池20小时
锂电池40小时
观察距离照度为10-1勒克司时:对人400m,对车辆600m;
照度为10-3勒克司时:对人120m,对车辆200m
中国JWJ式机枪微光瞄准镜
直径65mm
中国于20世纪80年代掌握了微通道板像增强器的生产技术,研制了JWJ等第二代微光夜视仪。JWJ机枪微光瞄准镜可用作机枪和其他班组武器的瞄准镜,也可单独作为观察仪使用。内部装有防强光线路,可排除目标区的闪光和强照明对观察的干扰。配有手柄附件,用于取代瞄准镜支座,以便用手握持观察。视度可以调节,不同视力的人均可使用。
主要诸元
质量2.1kg
倍率4.5×
视场10°
调焦范围20m~∞
视度±2.5
观察距离对人500m,对车辆1000m
俄罗斯1LH51微光瞄准镜
1LH51型战斗微光瞄准镜属第二代微光产品,用于AK74突击步枪、RPK轻机枪、SVD狙击步枪等武器。
主要诸元
长×宽×高300mm×210mm×140mm
质量2.1kg
倍率3.46×
视场8.5°
识别距离对人400m,对坦克700m
电源6v直流
电池使用时间10小时
荷兰UA1137自带能源步枪瞄准镜
由荷兰尤斯发信号设备公司生产的低成本UA1137瞄准镜,是一种用于各种手持武器的通用自带能源瞄准镜,从白天到星光的各种环境光照条件下都能使用。该瞄准镜的水平视场比垂直视场大,水平宽视场(22°)既适合观察,又适合瞄准。它的垂直视场为10°,可以防止来自武器上方天空的光线、武器自身枪口焰发出的光线以及从枪管反射的光线射入射手的眼睛。UA1137瞄准镜内装暗瞄准分划,瞄准线可调整。
UA1137不使用可更换电池组。它的像增强器由内装的能源供电。在使用期间,该能源可用人工方法重新获得能量。使用者只须简单地按压发电装置的手柄,瞄准镜即可工作30到60分钟。
该瞄准镜能防水,至少可储存5年不必测试其性能。主要诸元
质量<1.5kg
视场22°(水平)
10°(垂直)
倍率1.5×
焦距50mm
视度-1(固定)
出瞳直径6mm
能源手动压电能源(待续)
(编辑/王晓涛)