Membuat Perangkat Penglihatan Malam

Perangkat Penglihatan Malam

Cara Membuat Perangkat Penglihatan Malam

Malam lingkup, atau perangkat penglihatan malam, digunakan untuk meningkatkan penglihatan manusia dalam kondisi cahaya yang sangat rendah. Ada beberapa jenis cakupan penglihatan malam. Inframerah sistem pencitraan, juga disebut sebagai “aktif” perangkat night vision, fokus cahaya inframerah pada sebuah adegan. Inframerah adalah di luar spektrum cahaya tampak dengan manusia, sehingga balok itu sendiri adalah tidak terdeteksi. Gambar-converting teknologi mengubah adegan diterangi oleh inframerah menjadi gambar terlihat. Sistem thermal imaging bekerja dengan cara yang sama, mengubah pola panas yang dipancarkan oleh benda-benda, orang, atau hewan menjadi gambar visual. Perangkat penglihatan malam ini disempurnakan untuk digunakan masa perang dan juga hari ini tersedia secara komersial disebut sistem malam “pasif” visi. Sistem ini memperkuat mengambil gambar dalam cahaya minimal, seperti cahaya bintang, menjadi gambar terlihat. Pandangan melalui perangkat penglihatan malam pasif dapat dari 20.000 menjadi 50.000 kali lebih terang dari apa mata telanjang bisa melihat.

Malam visi perangkat dikembangkan untuk penggunaan militer, di mana melihat dalam gelap adalah keuntungan taktis yang jelas. Amerika Serikat menggunakan perangkat penglihatan malam dalam Perang Vietnam dan sangat efektif dalam Perang Teluk Persia. Malam visi perangkat yang juga digunakan oleh pasukan polisi baik perkotaan dan pedesaan. Pada akhir 1990-an, malam visi perangkat yang menemukan outlet lebih komersial. Mereka mulai muncul di beberapa mobil high-end dan sedang dipasarkan langsung kepada konsumen untuk penggunaan rekreasi.
Sejarah

Penelitian perangkat penglihatan malam dimulai pada 1940-an. Militer Amerika Serikat mendirikan night vision program teknologi pengembangan oleh akhir 1940-an, dan pada 1950 telah datang dengan layak melihat sistem inframerah. Ini merupakan teknologi aktif, yang berarti menggunakan sinar diarahkan cahaya inframerah. Meskipun sinar itu sendiri tak terlihat oleh mata telanjang, lawan dipersenjatai dengan teknologi setara dengan mudah bisa mengambil balok. Para penonton inframerah digunakan pada 1950-an dan 1960-an disebut sebagai “Generasi 0” teknologi.

ITT Corporation (sekarang MIT Industries, Inc) di Roanoke, Virginia, mulai memproduksi perangkat penglihatan malam untuk militer Amerika Serikat pada tahun 1958. Amerika Serikat Departemen Pertahanan didirikan Malam sendiri Laboratorium Visi tahun 1965, yang didedikasikan untuk meningkatkan teknologi yang ada. Selama tahun 1960, para ilmuwan mengembangkan sistem penglihatan pada malam pertama bisa diterapkan pasif. Perangkat ini disebut “Starlight” sistem karena mereka mampu untuk mengambil dan memperkuat gambar terlihat oleh cahaya bintang. Mereka juga dikenal sebagai “Generasi saya” perangkat. Mereka benar-benar bekerja terbaik di bawah sinar bulan. Generasi perangkat malam 1 visi digunakan dalam pertempuran untuk pertama kalinya selama Perang Vietnam.

Peningkatan teknologi yang dikembangkan tak lama setelah perang menyebabkan lebih kecil, perangkat malam kurang besar visi dengan resolusi yang lebih baik. Instrumen ini lebih dapat diandalkan disebut “Generasi 2.” Militer Amerika Serikat terus mengembangkan dan menyempurnakan teknologi visi malam selama 1970-an dan 1980-an, pas pemandangan senjata dengan visi malam menargetkan perangkat dan pilot pelatihan dalam kacamata night vision. Pasif Generasi 2 perangkat mampu menghasilkan gambar yang terlihat baik dalam situasi cahaya yang sangat rendah.

“Generasi 3” Teknologi ini dikembangkan pada akhir 1980-an. Perangkat ini baru malam visi digunakan gallium arsenide untuk bahan katoda foto di dalam tabung intensifier gambar. Ini menghasilkan resolusi yang lebih baik bahkan dalam situasi cahaya yang sangat rendah. Amerika Serikat memaksa perangkat penglihatan malam digunakan secara luas dalam Perang Teluk Persia, di mana teknologi itu memungkinkan pasukan untuk melihat tidak hanya dalam gelap tetapi melalui debu dan asap juga. Pada 1990-an, Departemen Pertahanan telah mengurangi pendanaan untuk pengembangan visi malam, dan beberapa produsen mulai mencari pasar konsumen untuk gigi. Individu dapat membeli perangkat penglihatan malam di Amerika Serikat, tetapi ekspor mereka masih dibatasi.
Bahan Baku

The intensifier gambar tabung, yang merupakan komponen utama dari kerja perangkat night vision, terdiri dari jutaan rambut halus serat kaca optik. Kaca yang digunakan adalah formula khusus yang melindungi karakteristik yang diinginkan bila dipanaskan dan ditarik. Kualitas kaca optik digunakan untuk lensa mata dan jendela output. (Jendela keluaran adalah lensa mata, seperti lensa mata teropong tradisional.) Bahan lain yang digunakan dalam tabung intensifier gambar adalah fosfor dan gallium arsenide. Tubuh tabung terdiri dari logam dan keramik, dan logam yang digunakan mungkin aluminium, kromium, dan indium.
Disain

Perangkat pasif malam visi bekerja dengan mengirimkan cahaya melalui lensa, sebuah tabung gambar meningkat, dan lensa lain. Cahaya masuk melalui lensa disebut lensa objektif, yang mirip dengan lensa kamera bagus. Lensa memfokuskan cahaya ke dalam tabung intensifier gambar.

Tabung adalah bagian paling kompleks dari perangkat penglihatan malam. Ini adalah buatan tangan dengan spesifikasi yang tepat. Tabung adalah tabung vakum dengan katoda foto, sumber listrik, piring microchannel, dan layar fosfor (layar memancarkan cahaya ketika gembira dengan elektron). Katoda menyerap cahaya (foton) dan mengubah foton menjadi elektron. Elektron dikalikan ribuan kali ketika mereka ke tabung, dengan alat wafer tipis yang disebut piring microchannel.

Sebuah piring microchannel standar 1 dalam (25 mm) dan diameter sekitar 0,04 dalam (1 mm) tebal tentang ukuran seperempat. Dimasukkan ke pelat ini jutaan tabung kaca mikroskopis, atau saluran. Pelat visi terbaru microchannel malam mengandung lebih dari 10 juta saluran. Saluran ini melepaskan elektron lebih sebagai elektron memantul melalui tabung. Saluran harus seragam dengan diameter dan spasi di atas piring untuk menghasilkan gambar dengan jelas. Elektron kemudian memukul layar fosfor. Layar fosfor reconverts gambar elektron menjadi gambar cahaya, dan berfokus pada jendela output.

Tabung seluruh gambar mengintensifkan dapat bervariasi dalam ukuran, tapi tabung selesai dapat cukup kecil untuk masuk ke dalam pemandangan senjata atau menjadi sepasang kacamata militer. Misalnya, produk saat ini tersedia dari ITT adalah bermata 3 Generasi yang 4,5 di (11 cm), 2 di (5 cm) lebar, dan 2,25 di (5,5 cm) tinggi, termasuk lensa. Instrumen seluruh berbobot 13,8 ons (0,4 kg).
Manufaktur
Proses

Proses manufaktur untuk perangkat penglihatan malam adalah kompleks. Lebih dari 400 langkah yang berbeda diperlukan untuk membuat komponen inti, tabung intensifier gambar. Produsen melaksanakan beberapa langkah proses utama secara bersamaan di berbagai bagian tanaman.

1. Langkah besar pertama adalah membuat foto-katoda. Produsen dapat membeli putaran preformed dari kaca untuk pelat foto-katoda dari subkontraktor. Pekerja drop wafer gallium arsenide ke kaca dan panas itu. Ini mulai mencair arsenide galium untuk kaca.
2. Kemudian bagian yang dimasukkan ke pers, yang tegas mengikat substrat galium arsenide.
3. Pekerja kemudian menggiling dan memoles bagian.
4. Sementara itu, pelat kaca microchannel dibentuk menggunakan sistem yang dikenal sebagai proses dua imbang. Ini dimulai dengan cor atau ingot diekstrusi dari kaca formula khusus. Ingot adalah tanah menjadi batang dengan diameter beberapa sentimeter. Batang ini dilengkapi ke dalam tabung hampa jenis lain dari kaca. Ini disebut cladding. Kaca cladding nantinya akan terukir pergi, namun memberikan keseragaman serat lebih dalam proses menggambar.
5. Sekarang kaca diambil untuk pertama kalinya. Ingot digantungkan vertikal di bagian atas tungku. Tanur mungkin beberapa meter tingginya. Tungku ini memiliki kontrol suhu yang sangat halus, sehingga titik-titik berbeda sepanjang panjangnya dapat diselenggarakan pada temperatur yang berbeda. Ingot dipanaskan di atas tungku untuk sekitar 932 ° F (500 ° C). Sebuah globul bentuk kaca di bagian bawah ingot, seperti tetes yang keluar dari keran. Sebagai globul jatuh, itu menarik turun untai tunggal kaca, sekitar 0,04 dalam (1 mm) dengan diameter. Alur ini mendingin karena membentang. Jauh di bawah tungku, untai yang mencengkeram di kedua sisinya dengan mesin traksi, yang gulungan sepanjang serat, membentuk ke diameter yang diinginkan tepat. Pemotong klip serat dengan panjang yang seragam (sekitar 6 di [15 cm] panjang) dan menyebarkannya ke dalam sebuah bundler. Beberapa ribu serat yang dibundel bersama-sama ke sebuah segi enam. Bundel heksagonal kemudian ditarik untuk kedua kalinya, memberikan proses dua menarik namanya.
6. Penarikan kedua terlihat sama seperti yang pertama, dengan bundel heksagonal ditangguhkan di bagian atas tungku zona dan dipanaskan. Serat yang ditarik menjadi bentuk heksagonal sekitar 0,04 dalam (1 mm) dengan diameter. Karena kaca khusus membuat penampang nya properti, serat dari hasil imbang kedua adalah geometris mirip dengan bundel lebih besar, dengan struktur sarang lebah tabung kaca masih utuh, dan seluruh struktur hanya dikurangi ukurannya. (Jarak antara tabung kaca individu kini telah berkurang menjadi seratus beberapa milimeter.) Serat yang dihasilkan dari hasil imbang ini kedua juga dipotong dan dibundel, mirip dengan seri pertama.
7. Berkas yang dihasilkan dari serat dipanaskan dan ditekan di bawah vakum, yang sekering serat bersama. Pada titik ini, bundel serat dikenal sebagai sebuah Boule. Untuk membuat piring microchannel, Boule dipotong pada sudut yang agak miring ke wafer-tipis irisan. Irisan yang digiling dan dipoles. Pelat kemudian selesai dengan asam etch untuk menghapus kaca kelongsong lebih lembut. Melepaskan kaca cladding membuka saluran di seluruh piring. Setiap lempeng kemudian dilapisi dengan nikel-krom.
8. Berikutnya, sebuah film oksida aluminium diatur ke kedua permukaan, sehingga masing-masing saluran dapat membawa muatan listrik. Ini piring microchannel selesai dapat bervariasi dengan diameter tergantung pada penggunaannya yang ditunjuk, tetapi ketebalan tetap pada sekitar 0,04 dalam (1 mm). Ukuran standar untuk plat microchannel jadi adalah 0,9 di (25 mm) diameter, tetapi mereka bisa sebesar 4,9 dalam (12,5 cm) di diameter.
9. Selanjutnya, layar fosfor dan tubuh tabung dirakit. Layar itu sendiri merupakan disk serat optik kecil yang mungkin diberikan oleh subkontraktor. Para produsen intensifier gambar harus ikatan layar ke bagian logam yang akan terus di tabung, dan kemudian menerapkan fosfor. Layar dijatuhkan ke dalam flens dan terikat dengan sebuah cincin dari bahan fusable disebut frit. Frit adalah senyawa kaca khusus yang menggalang untuk logam dan kaca di bawah panas tinggi. Bagian logam lainnya dipasang di atas layar, membuat sebagian kecil bulat. Bagian ini dikirim pada trek melalui tungku, yang mencair frit, ikatan semua komponen bersama-sama. Setelah bagian tersebut didinginkan, dibersihkan, dan dipoles, fosfor disemprotkan atau disikat ke bagian. Suatu larutan fosfor dalam air dituangkan masuk fosfor menempel di layar, dan kemudian air terkuras keluar.
10. Pekerja merakit tubuh tabung dengan memposisikan bersama serangkaian logam kecil dan cincin keramik. Cincin masing-masing memiliki fungsi yang tepat, mendukung bagian-bagian berbeda yang akan dimuat ke dalam tabung. Isolator dan konduktor juga ditambahkan pada saat ini. Beberapa bagian dari tubuh tabung terbuat dari logam lunak yang disebut indium. Tabung dirakit dijalankan melalui dapur, dan bagian-bagian indium mencair dan sekering, memegang tabung bersama-sama.
11. Ketika semua komponen utama diproduksi, mereka dimuat dengan tangan ke dalam tubuh tabung. Ini adalah pekerjaan yang sangat rumit dilakukan dalam lingkungan-di kamar khusus membersihkan fasilitas kamar yang bersih, para pekerja memakai jas laboratorium, sarung tangan, dan stasiun kerja dilindungi oleh terpal plastik. Bagian-bagian mekanis mengunci di tempatnya. Pertama pelat microchannel terkunci ke dalam tubuh. Kemudian pekerja taktik-las elektroda ke bagian yang akan membawa tegangan.
12. Unit sebagian dirakit diambil di sebelah sebuah peralatan yang disebut stasiun knalpot. Di stasiun knalpot, udara dikeluarkan dari tabung, meninggalkan ruang hampa. Di bawah vakum, katoda dimasukkan ke tempatnya dan diaktifkan. Setelah ini
Mekanisme internal dari lingkup visi malam sederhana. Anoda adalah neon, dan akan memancarkan cahaya. (Ayat ini mengacu pada anoda neon sebagai layar fosfor.) Lingkup ini tidak menggunakan piring microchannel untuk meningkatkan kualitas gambar. Dalam lingkup yang lebih kompleks, pelat microchannel akan menjadi antara katoda dan anoda.

The internal mechanisms of a simple night vision scope. The anode is fluorescent, and will emit light. (The text refers to the fluorescent anode as a phosphor screen.) This scope does not use a microchannel plate to improve the image quality. In a more complex scope, the microchannel plate would be between the cathode and the anode.
Mekanisme internal dari lingkup visi malam sederhana. Anoda adalah neon, dan akan memancarkan cahaya. (Ayat ini mengacu pada anoda neon sebagai layar fosfor.) Lingkup ini tidak menggunakan piring microchannel untuk meningkatkan kualitas gambar. Dalam lingkup yang lebih kompleks, pelat microchannel akan menjadi antara katoda dan anoda.
dilakukan, tubuh, katoda, dan layar yang ditekan bersama-sama. Di bawah tekanan tinggi, antarmuka indium antara sekering bagian, bergabung dengan semua elemen secara permanen.
13. Selanjutnya, tabung intensifier gambar berjalan melalui tahap pengujian beberapa untuk memastikan diaktifkan dan bekerja dalam parameter yang diharapkan. Ketika tabung terbukti berfungsi dengan benar, pekerja kawat itu untuk catu dayanya. Kemudian tabung diatur menjadi bagian yang disebut “boot”, yang menyerupai gelas plastik sederhana. Booting ini membentuk sebuah perumahan yang merangkum tabung untuk melindunginya. Boot ditutup dan disegel di bawah ruang hampa. Sekarang tabung intensifier gambar selesai. Itu mengalami putaran lebih beberapa pengujian. Tes dapat bervariasi, tergantung pada tujuan penggunaan. Komponen diuji secara menyeluruh kemudian pindah ke proses perakitan akhir. Di sini mereka masuk ke dalam casing untuk kacamata, pemandangan senjata, teropong, atau apa pun malam akhir produk visi.

Quality Control

Pengendalian mutu pada setiap langkah dari proses manufaktur adalah penting untuk tabung intensifier gambar untuk bekerja dengan benar. Produsen besar telah diasah proses sehingga setiap langkah diuji atau diukur, dan pekerja tidak bisa bergerak bagian ke langkah berikutnya jika bagian tersebut belum memenuhi persyaratan kualitas kontrol. Produsen menggunakan kalibrasi peralatan canggih untuk mengukur hal-hal seperti diameter dari serat kaca, ketebalan pelat microchannel, dan suhu dalam tungku berbagai. Bahan disediakan oleh subkontraktor diperiksa karena mereka datang ke pabrik. Peralatan yang digunakan untuk pengujian kalibrasi itu sendiri sering diuji untuk akurasi.

Produk akhir diuji dengan berbagai cara untuk memastikan bahwa setiap perangkat bekerja sebagaimana mestinya. Setiap perangkat diperiksa untuk tindakan visualnya. Pemeriksaan lainnya mungkin menunjukkan betapa sulitnya perangkat ini dalam kondisi yang sulit. Perangkat selesai malam visi dapat diuji untuk bagaimana mereka merespon shock dan getaran, dan mungkin ada tes drop. Untuk beberapa kebutuhan militer, perangkat dapat mengalami hari-hari panas yang ekstrim dan kelembaban.
Produk samping / Limbah

Pembuatan perangkat penglihatan malam dapat mengakibatkan beberapa limbah berbahaya, bahan kimia banyak digunakan dalam pembersihan dan etsa. Namun, beberapa produsen telah mampu menggantikan bahan kimia yang kurang beracun atau tidak beracun untuk yang berbahaya, dan secara umum proses manufaktur sekarang lebih bersih daripada ketika teknologi pertama kali dikembangkan. Gambar tabung intensifier yang mahal dan sulit untuk memproduksi, sehingga produsen mencoba untuk menyelamatkan sebagai scrap sebanyak mungkin. Jika tabung dibangun yang tidak berfungsi, itu akan dibongkar dan bagian-bagian digunakan kembali.
Masa Depan

Industri night vision adalah membuat sendiri tersedia bagi pasar konsumen non-militer. Sementara harga masih tinggi, dengan meningkatnya permintaan, harga mungkin menurun sampai teknologi ini cukup terjangkau. Teknologi ini telah digunakan oleh penegak hukum dan pencarian dan penyelamatan tim. Sebagai produk menjadi lebih dalam kisaran harga konsumen, dan karena gambar dilihat dapat direkam oleh kamera video atau foto-foto, fotografer lebih, pengamat satwa liar, pelaut, berkemah, dan banyak lainnya mungkin mulai menggunakan teknologi night vision di lebih inovatif cara.
Dimana untuk Mempelajari Lebih Banyak
Buku-buku

Palais, Joseph C. Komunikasi Serat Optik. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998.

Angkatan Darat Amerika Serikat CECOM. Night Vision dan Elektronik Direktorat Sensor. Fort Belvoir, VA: US Army CECOM, 1997.
Periodicals

Justic, Branco, dan Peter Phillips. “Lingkup Night Vision.” Sekarang Elektronik (Oktober 1994): 57.

Lampton, Michael. “The intensifier Microchannel Image.” Scientific American (Desember 1981): 62-71.

Rhea, John. “The Loop Tanggapan Perangkat Night Vision.” Militer & Aerospace Elektronik (Februari 2000): 8.

Tags.

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s