夜视镜是如何工作的？

夜视镜是如何工作的？

这是个很好的问题。"夜视"这个词其实涵盖了几种不同的技术，但它们的共同目标都是：让肉眼无法看清的黑暗场景变得可见。

最常见的一种类型，也就是军方和许多狩猎设备中使用的那种，其工作原理是收集并放大微量的现有光线。让我们来详细分解一下。

主要技术：图像增强

把它想象成一个超强的"光桶"。即使在完全没有月亮的夜晚，也总是存在来自星星或远处天空辉光的微量光线。这些不可见光就是这类设备的"燃料"。

以下是单个光子（光的粒子）的旅程步骤：

1. 物镜（收集光线）： 设备前方的大镜头收集广阔区域内微弱的环境光（来自月亮、星星等），并将其聚焦。这就像是用一个大桶接雨水，而不是一个小杯子。

2. 光电阴极（将光转换为电子）： 聚焦后的光线照射到一个叫做光电阴极的特殊表面上。当一个光子击中这个表面时，会引起一种叫做光电效应的现象——它会击出一个电子。至此，图像已经从光（光子）转换成了电子。

3. 微通道板 (MCP) - 放大器： 这是设备的核心。电子进入一个薄玻璃盘，这个盘上有数百万个微小的、蚀刻出来的通道（小管）。一个高电压被施加在这个板上。

   • 当一个电子进入通道时，它会撞击通道壁。
   • 每次撞击壁面时，它会撞出更多的电子。
   • 这就产生了一种"级联效应"。进入的一个电子，在另一端可以产生数千个电子。

4. 荧光屏（将电子转换回光）： 现在这个数量巨大的电子流撞击到管子后方的荧光屏上。这个屏幕类似于老式的阴极射线管（CRT）电视。

   • 当高能的电子撞击荧光粉时，会使它发光。
   • 这样就重新创建了原始场景，但现在已经变得明亮清晰可见。经典的绿色是因为使用的荧光粉在绿色光谱区发光效率最高，而且人眼对绿光也最敏感，这使得长时间观察细节更容易。

5. 目镜（观看图像）： 最后，你通过目镜放大这个发光的绿色图像，供你的眼睛观看。

这里有个简化的类比：想象把一个秘密（几个光子）悄悄说进一个长管子的一端，管子里充满了麦克风和扬声器（就像微通道板）。等到"秘密"传到另一端时，它已经被放大成了一个能震动体育场的宣言（一个明亮的图像）。

另一种技术：热成像

这是一种完全不同的方法，经常与夜视混淆。

• 工作原理： 与放大光线不同，热成像仪探测的是热量。
• 传感器： 每一个物体（人、动物、汽车引擎、树）都会散发出微量的红外辐射（热量）。相机的特殊传感器探测这些微小的温度差异。
• 图像： 相机的处理器获取这些热量数据，并创建出一张图片，称为热谱图。较暖的物体（如人）在图像中显得更亮（通常是白色、红色或黄色），而较冷的物体（如地面）则显得更暗（蓝色、紫色或黑色）。
• 关键区别： 热成像在完全黑暗的环境下也能工作（因为它不需要任何光线），并且可以看穿烟雾、薄雾和稀疏的植被，这些是会干扰光放大式夜视仪的。然而，它产生的图像细节较少，像"鬼影"一样，你无法轻易辨认出人脸。

夜视仪的代际

多年来，光放大式夜视技术不断改进。你经常会听到不同的"代际"：

• 第0代（1950年代）： 使用主动式红外光（一个内置的红外探照灯）。它体积庞大，而且敌人用自己的设备能看到这种光。
• 第1代（1960年代）： 首次使用无源光放大（就像上面描述的过程）。它在越南战争中被使用。图像边缘可能会有一些畸变。
• 第2代（1970年代）： 微通道板的发明是一个巨大的飞跃。它使设备变得更小、更轻、更灵敏，图像也更清晰。
• 第3代（1980年代至今）： 当前美国军方的标准。它使用更灵敏的光电阴极（由砷化镓制成）和更好的微通道板，使其在极暗条件下的性能更佳。图像清晰锐利。
• 第4代 / 第3代自动门控： 现代的改进包括自动门控技术，它使图像管能够瞬间适应光线的快速变化（如枪口闪光或打开车头灯），而不会导致使用者暂时失明。

总而言之，如果你看到一个带有绿色辉光的图像，那是图像增强技术。如果你看到一个颗粒感很强、黑白或彩虹色的图像，其中热源很明显，那就是热成像技术。