|
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。# S; S& v8 i! }. q% J
1 ? r) E1 x2 a" e
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。
: y+ U9 Z. a" j3 ~% C* a6 z6 X4 h. x5 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。
2 s+ W- R4 B( P6 L2 T
4 \+ k8 d/ N8 W' J, S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。) r A; M5 F. l/ F0 ~! Z% j8 x
+ T9 V# C$ T. K: a6 `
你知道嗎$ l0 h' K. O: C/ _! i' l7 X# J
3 x8 X6 ~/ U' r( `% i. e
◆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。
; B6 g, C* _ e# \" v4 F8 X: g7 g+ ^5 B6 S1 q
◆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。# ?7 K* \. S2 [
& l5 w. _- X& Y N9 [: c◆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。1 h7 f. I3 w) Y+ F: l; r
x4 {5 Y! g# E2 X夜視影像+ @7 Y- [/ L" P# R
) B3 X. _0 V# O U# |
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）。
# {& a; M: C! M& j% K! w1 O. X8 `; r, i! ? i
單眼透鏡 (A0圖)
" [- b0 U, }$ C% H" |7 A, m6 w! r
: H4 R5 \: ]* q2 O) @9 `* x% Y: J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。# n& ]) [; p, u# S' a* t/ l- B7 S E
4 t- A$ U& e# p7 \% `* n
1. 光電陰極層（A1-上圖）2 H) h- r7 g" m! a
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。
- B$ H, S* ^' Z3 h r' |& { Y8 J2 m& C' y. ], V
2. 微道板（A1-中圖）
+ h7 s% g1 I3 P! i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。
, w( `1 U; k- p3 ^, ~/ {
, r, I5 H' Q e; ?. h( {3. 螢光屏（A1-下圖）1 Q% ^. @/ ~1 Q0 W1 r
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。
! w! W& M& N. v1 _4 n8 V
' f2 o7 r5 x- K% e Y/ m9 m$ M-------------------------------------------- 分隔線 --------------------------------------------------------------
% a) \/ H& W: i* w/ J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）1 R: F! N$ j7 _- V* D& N
! a- w3 C* i, L7 i/ @2 p6 w9 S
本文轉貼自科學人雜誌網站 |
