|
人類的肉眼在黑暗中看不到東西，但在最近的美伊戰爭期間，電視機前的觀眾經常看到有如鬼魅的綠色戰車、士兵和記者，正在與黑暗的沙漠對抗，這是因為攝影機有內建的夜視管。使用同樣的技術，戶外活動愛好者可以觀察夜行動物或夜半水面上的浮標，而警察也能在掩蔽的門廊外監視壞人的行動。4 G4 d7 w! H4 X( F4 {
5 ^! Q" \( J) B% y不管夜晚有多黑暗，星星、月亮及許多人造裝置仍然會提供少量光子，讓夜視鏡能偵測得到影像。二次世界大戰期間，美國軍方發明了這種裝置，自此之後它就慢慢流向消費者，其間已有好幾「代」的進步。粗略的可用標準，是由位於維吉尼亞州貝爾瓦堡的美國陸軍夜視實驗室所定義的。到1980年代晚期，第一代和第二代已經輸給最佔優勢的「第三代」產品。在弦月（照度為0.01勒克斯）的光線下，它可以識別出站在550公尺外身高180公分的人；品質優良的單眼夜視鏡要價大約2000~3500美元。
) X m* @2 Q4 U* M6 K6 s: b3 n0 n' M
任何這類裝置的核心都有一個增強管，能將極少量的光子轉換成電子，然後加以放大並轉換成可見的影像。這些管子會逐漸退化（最佳的產品可提供一萬小時的作業效力），但可以替換；在煙霧、沙塵暴及霧氣裡，即使能發揮作用，效果也很有限。因此，有些士兵使用某種紅外線護目鏡，擷取敵軍或車輛的熱梯度（或剛剛經過的人留下的殘餘熱梯度），然後繪成黑白影像。這種影像的清晰度比不上夜視管，而且若現場物體的溫度一致（如道路和路上的坑洞），那就什麼也看不見。但紅外線儀器可偵測到幾公里外的物體。9 ^8 s; u8 u' m2 O0 Q/ r5 K
& b* A* B4 }4 {
製造廠商因此開始生產幾種「混合式」護目鏡的原型，能夠將紅外線影像覆蓋在綠色的增強管影像上。美國軍方最重要的供應商，位於維吉尼亞州洛亞諾克市「ITT工業夜視」的製造工程副總裁佩克說：「我相信下一代的夜視鏡將會採用這項技術。」到時候，雖然我們的人生仍舊有一半要在夜裡度過，卻再也不會困在黑暗中。
+ ]' s! {0 W( T2 Z0 W
. @: Q* W7 F P: j4 T( A& g0 R+ U你知道嗎1 C% O# W4 h- @: C
/ h4 b* n. g5 M2 X3 [
◆6000伏特的挑戰增強管內部的光電陰極、微道板和螢光屏幾乎碰在一起，但加速電子橫越其微小間隙的電壓，範圍卻在500~6000伏特。ITT工業夜視的佩克說：「工程上的最大挑戰，就是使這些平行板之間保持非常靠近，卻絕不會接觸，讓我們能夠施加那麼高的電壓而不會造成任何損壞。」使用電源供應轉換電路，兩個AA電池就能以極低的電流提供急遽升降的電壓，可持續50~60小時。# ?$ L- v" G% j- l/ s0 E6 f
' Y4 a5 ?1 v- \% }( [
◆MOUT保護早期的第三代夜視鏡，在光線明暗變化很大的地方（例如都市），很難維持穩定的影像。因此對執行所謂「城市地形軍事行動」（MOUT）的士兵而言，其使用效果就會降低。但藉由限制增強管內部的電壓並降低其電流，廠商就能提升這類裝置的功能範圍。如今，士兵可以在路燈微亮的巷內，監視某個藏在暗處的敵軍，即使過往汽車的大燈突然將景象改變了，仍然能繼續盯著不放。$ v. o' T4 `6 _+ G. B5 |# ]7 h
7 c: y2 R. E7 d2 w; y* L
◆不得外銷具有夜視功能的單眼及雙筒望遠鏡、護目鏡、攝影機、射擊瞄準鏡等設備，是美國國務院「限制出口」的產品。任何個人或公司，若在未取得授權的情況下，私自將這項技術銷售或輸送到其他國家，可能會面臨嚴重的罰款，甚至要坐牢。
4 D% i2 R: x7 U! E- j/ O8 M
+ T2 |0 ?' X- M6 m9 N夜視影像& c: J2 a- L0 n( k% @8 y+ [9 S5 Y
' [. f7 |( v% J+ J夜視影像之所以是綠色，是因為這種儀器內部的磷光體會發出波長接近550奈米的綠色光，這是人類眼睛的「最大亮光視覺」（眼睛最敏感的波長，可將人腦對比的感覺最佳化）。% p. ^# E. @; {0 Z4 r( ~" J% J
1 K% L& G% H0 I, s, n單眼透鏡 (A0圖); f M& H9 \5 h$ G* q# c
/ J, d: A h7 L+ g( A) d5 d* I
單眼透鏡會將黑暗中珍貴而稀少的光子，集中到真空中的一個增強管。在這裡面，光電陰極（1）會將光子轉換成電子。有一道電壓會使電子加速通過幾密耳（1/1000英寸）之後、約兩張紙厚的微道板（2）。此平板會讓電子倍增，而第二道電壓會使電子加速，射向同樣只有幾密耳之外的螢光屏（3）。它會將電子轉換回光子，抵達目鏡。
8 i `% o+ _! B/ A
# J; L5 u+ @3 N) [# k1. 光電陰極層（A1-上圖）; T3 _# B0 ?7 o, m0 k: q
光子會打到只有幾微米厚的光電陰極層，其能量會釋放出電子。對於夜空主要輻射出來的紅光和近紅外線的光頻率，砷化鎵會有強烈的反應。
5 U) D9 n' m6 U; W; }; s
, G9 ?- i4 O! L5 T8 @2. 微道板（A1-中圖）" i- ^+ f8 F/ q* n# x. k+ X
微道板有數百萬個微小而偏斜的管道。電子進入管道，在管道壁上反彈。每次碰撞會多產生兩個或三個電子，使原本的數目增加許多倍。有些碰撞產生的正離子會流回光電陰極層，降低效果，因此使用一片薄膜來防止這種情形。遍及平板各處的電壓會驅動電子穿過微管道。
# x% V9 B" C4 @% z4 e' z7 e+ K8 F: J
3. 螢光屏（A1-下圖）
) x0 ?4 n. q% E: U. B3 }螢光屏受到加速的電子擊中，就會激發磷光粒子，因而發出可見影像，與陰極射線管非常類似。有一片薄膜會防止光子反射回光電陰極層，以免造成破壞性的反饋。$ N$ G' X4 f1 ~$ v9 l
6 P; ^" F( V" W& D
-------------------------------------------- 分隔線 --------------------------------------------------------------
4 n8 ]5 j% y: ^+ Z7 X以上面的資料來看，夜視鏡如果突然遭遇強光，會成夜視鏡最主要的感光元件過度反應，反而使的夜視鏡型同癱瘓（這一段是我自己的看法）6 r5 A1 T* G0 q% `
, @! L5 ]! j" S' d5 K本文轉貼自科學人雜誌網站 |
