“夜眼”如何让人在黑暗中看物？

　　在战争中，军队为了在敌人面前不暴露自己的军事行动，往往在夜间进行活动。为了能在夜间观察敌人的活动，人们研制了光增强器，黑暗中也可以看见敌人的活动，可谓“夜眼”。

　　最黑暗的夜晚往往不是黑得一丝光都没有，而一缕微光，不管它多么微弱，也能进人光增强器而得到增强。星星能提供几毫勒克斯的照度，而月亮提供的照度可达100毫勒克斯。由远方城市的光散射而产生的天际微光以及点燃的香烟头所产生的亮光都能使夜晚的黑暗程度降低。

　　作为眼镜或照相物镜而设计的光增强器，其外形是小盒状或几厘米长的管状，光增强元件是一块微道板。汽车驾驶员戴上这种只有几百克重的眼镜，能在黑暗中以每小时超过100公里的速度行驶，公路在他眼里如同用车灯照亮一样清晰可见。

　　光增强器应用于天文学可以增加图像的光亮度，以便利用较短（几分钟）的曝光时间来摄影。光增强器也能应用于医疗、放射学、高速摄影和一些转瞬即逝现象的示波技术（例如高保真系统的过渡频率）。

　　还可以使夜盲症患者在夜间获得正常视力。·它也可以用于探索夜出的昆虫，夜间捕鱼以及进行黑暗处的各种监视和检查等。

　　光增强器的广泛应用是近年来的事。光增强器本身的结构在最近几年经多次改进，得到大大改善，已从10000倍左右增加到20000倍，分辨能力达到每毫米30线对。

　　从光线（来自照射甚弱的目标）的到达（至物镜）到光线（已大幅度放大）的输出（至目镜），这一过程可分成三个阶段：

　　第一阶段，把来自目标的光线转变为电子。事实上光电阴极将人射的光子能转变为运动中的电子能。

　　第二阶段，把上述的电子增多。带有电荷的电子（来自光电阴极）被电场加速，增加了它的能量。这一切都是在光电阴极（反向偏转）和阳极（正向偏转）之间的倍增管中进行的。处于这两个电极之间的微道板将利用这个能量来增加光电阴极所发射的电子数。

　　这些电子在到达作为荧光屏的阳极后将产生同等数量的光子。

　　至于什么是微道板，可以设想为一块20厘米的玻璃板，钻有1700万条极细的通道，每一条通道都穿过玻璃板。这些通道的直径为1.511000毫米。为了达到这个要求，制造了一种含有一半氧化铅、4O％二氧化硅和碱性氧化物的玻璃。

　　在正常情况下，光电阴极发射出来的电子穿过微道板加速前往阳极，它们中间的大部分钻人微道板的通道。这些通道相对微道板的表面来讲是倾斜的，进人的每个电子撞击通道的内壁，产生一种叫椒尹牛次发射”的现象。通道内壁发射出许多其他电乞然后这些本次电子在微型通道里曲折前进的过程中，通过每一次反弹而倍增。这样就产生一种“雪崩效应”，它使微通道发射大量电子。

　　这种倍增的增益是计算出来的。如果每次撞击产生2个二次电子，那么有4次连续的撞击，则电子增量等于16；如果是6次连续的撞击，则增量64；如果产生的二次电子不是2个，而是3个的话，那么4次连续撞击的增益就等于81，6次撞击则有729个电子……。由于每一个通道是单独运转的，与相邻的通道无关，图像按它的光亮部分和阴暗部分的对比逐点地增强。

　　第三阶段，为了根据微道板产生的电子图像获取可见光图像，电子经倍增后重新转换成光。这是阴极荧光屏的作用。这个荧光屏（在原理上与我们的电视屏幕相同）是由磷质微粒构成的，这种磷质微粒薄层沉积在光纤转换器的正面。磷具有这样一种特性，即当它受到一个富有能量的电子撞击时，就会发射出光。倍增管中使用的磷所发射的光是绿光，我们的眼睛对于这种颜色的光（波长为550毫微米）极为敏感。

　　上述三阶段便是光增强的原理，下面是观察系统或摄像系统的工作原理。

　　物镜把一帧图像聚焦在光电阴极上，这在接收面上形成了一些明暗不均的区域。

　　光电阴极把这帧图像转换成电子，越是明亮的区域，电子就越多。

　　施加在光电阴极和微道板之间的电压把电子图像转移到微道板的输人面，微道板逐点倍增电子图像。

　　倍增的电子图像被加速移向磷质荧光屏，以便在荧光屏上产生一帧可见光图像。该图像是与光电阴极上原来的图像相符的，但是增强了两万倍。眼镜使用者所看到的就是这帧图像。如果管子装在照相机上，这帧图像就被记录在胶片上。

　　事实上，磷质荧光需要经过特殊的处理。这是因为：磷的粒子导电能力不强；荧光屏上产生的光朝向两个方向发射，一个朝后面，也就是朝使用者的眼睛，另一个朝前面，也就是朝微道板。然而，微道板是十分敏感的，这种干扰光会产生一帧模糊的图像，因此是不能利用的。

　　但是，这两个间题都能够解决，只要在磷质荧光屏前部沉积一层铝质薄膜即可。这种铝质薄膜阻止光朝前面发射，并且把光反射到后面。

　　磷是沉积在光纤转换器上的。其实，由物镜聚焦在光电阴极上的图像是颠倒的，因此必须有一个校正装置，以便使肉眼能看到正面图像。使用棱镜或许合适，但它使整个系统显得笨重、臃肿。较好的办法是使用一束扭转光纤。这种光纤的扭转度为180度，图像因此重新扭正。

　　目前的光增强器直径不超过35毫米，长度30毫米，重量不超过70克，功耗约10毫安，它所提供的图像质量已完全能满足观察的需要。但是，为了扩大用途，取得更高的分辨率，还有待于下一代光增强器的间世，特别是有待于光电阴极工艺水平的提高。