共 田
第二代微光瞄準鏡
微光夜視儀利用自然界的微弱夜天光以“被動”方式工作,不必使用人工光源照明,從根本上克服了主動紅外瞄準鏡暴露自己的缺點。像增強器工作電壓雖高,但電流極小,消耗電能不多,用幾節干電池就能工作幾十小時,大大減小了系統的體積和質量,改善了使用勤務性。與主動紅外瞄準鏡相比,微光瞄準鏡具有明顯的優越性。
第一代微光瞄準鏡采用級聯像增強器,體積、質量仍然偏大,不便安裝到武器上使用,也不便士兵攜帶。1970年研制成功的微通道板像增強器,用它作為核心部件,出現了第二代微光夜視儀。
微通道板像增強器
科學家早已發現,有的材料在電子的撞擊下可以發射更多的電子,這種材料在20世紀30年代就已應用在光電倍增管中,但結構復雜,而且不能連續倍增,增益不大。1962年前后,美國人利用能再次發射電子的材料,制成了連續型通道電子倍增器,由此研制出微通道板像增強器。
連續型通道電子倍增器其實就是一根很細的管子,細管內壁鍍有二次電子發射材料,在管子兩端做上電極,加以直流電壓。當電子從細管的一端射入時,就在端部管壁激發出少量二次電子。這些電子被管壁電壓加速,被加速的電子一邊前進,一邊與管壁碰撞,激發出更多的二次電子。最終出射的電子數量比入射的電子數增加許多,獲得很高的電子增益。
通道電子倍增器的電子增益除了與二次電子發射材料的性質有關外,還與通道的長度-直徑之比和所加電壓有關,而與通道的尺寸無關,因此可以將通道做得很細很短。將許多極細的通道并列在一起,制成微通道板,用微通道板傳遞電子圖像,能實現電子圖像的極大增強。
微通道板的單根通道的內直徑一般約為10~12μm,典型長度為500μm(0.5mm),一塊微通道板包含數百萬根微通道管,典型微通道板的直徑為20mm,厚度為0.6mm,可使圖像的亮—度增強數千倍以至上萬倍。
要做出如此細密而均勻一致的微通道板,制造工藝自然要求很高。微通道板的制造方法有多種,工業上一般采用實芯拉制法。這種方法首先制作一根共軸芯棒,其芯玻璃具有可熔性,而外層不可熔。將芯棒加熱后拉長成玻璃絲,把許多玻璃絲并成束,切成薄片,將薄片的兩個端面拋光。然后把芯玻璃熔掉,在各通道內壁鍍上二次電子發射材料膜層,再在兩個端面鍍上金屬作為電極。
微通道板像增強器利用微通道板作電子倍增器。這種像增強器的結構主要有兩種,一種叫近貼式,另一種叫倒像式。
近貼式微通道板像增強器將微通道板放置在光電陰極與熒光屏之間。陰極發出的電子靠均勻電場的作用,打到微通道板上,經電子倍增后,投射到熒光屏上形成可見光圖像。由于光電陰極、微通道板和熒光屏彼此緊挨著,所以這種像增強器尺寸小,像管的長度可在6mm以下,但鑒別率較低,光學增益相對小些,需附加倒像裝置(常用光導纖維倒像器)才能使物鏡送來的目標的倒像再倒過來,使觀察者看到正像。這種像增強器也叫薄片管、薄餅管。
倒像式微通道板像增強器,是在第一代像增強器即級聯式像增強器的單級像管中,在熒光屏的前面插入微通道板。這樣,用單級像管就能達到幾萬倍以上的光學增益,單管就可構成像增強器。與近貼式像增強器比較,倒像式像增強器增益高,像質好,不用再次倒像。
第二代像增強器(無論近貼式還是倒像式)與第一代級聯像增強器比較,主要有如下優點:
(1)微通道板像增強器的總長度為三級級聯像增強器的1/3或更短,不但本身體積小、質量輕,更重要的是使微光夜視儀整機的體積質量大幅度降低。例如1970年美國生產的步槍用第二代微光瞄準鏡AN/PVS-3,與第一代微光瞄準鏡AN/PVS-2相比,長度縮短2/3,質量減輕一半以上,觀察靈敏度大幅度提高,價格降低一半。
(2)微通道出射的電子達到一定數量之后將不再增加,即微通道板存在飽和效應,視場中突然出現的亮點不會燒壞熒光屏,使第二代微光夜視儀有防強光功能。
第二代微光夜視儀典型產品
微光瞄準儀
美國AN/PVS-4微光瞄準鏡
該微光瞄準鏡采用25mm倒像式微通道板像增強器。鏡內裝有增益自動控制電路和防強閃光電路,在環境光照改變(例如從明亮轉到全黑)時能在幾分鐘內自動改變像增強器的增益,保持景象的亮度和對比度。槍口焰等短時間的高亮度強閃光不會損壞像管,可用于觀察炮彈的炸點。像管的增益和瞄準分劃均可手工調整,以適應環境的光照情況。
瞄準分劃是投射式的。鏡內有分劃調整機構,校槍時不必移動瞄準鏡。瞄準鏡很容易安裝到步槍、輕機槍等各種武器上,也可以手持作為夜間觀察鏡使用。
該瞄準鏡現裝備美國陸軍和海軍陸戰隊以及世界許多國家的軍隊,主要用于步槍、輕機槍等武器的瞄準。
主要諸元
長×寬×高240mm×120mm×120mm
質量1.5kg
倍率4×
視場10°30′
調焦范圍25m~∞
物鏡焦距95mm
目鏡焦距25mm
出瞳距離34mm
視度±4
電源2.65v25mA直流
電池使用時間12小時
使用環境-55~40℃,相對濕度90%,
海拔高度3000m
美國AN/TVS-5班組武器微光瞄準鏡
這種微光瞄準鏡也采用25mm微通道板像增強器,其性能特點和AN/PVS-4相似,只是體積、質量較大,用于大口徑機槍等班組武器的夜間瞄準,也可裝在三腳架上作為夜間觀察儀使用,現仍裝備美國等西方國家的軍隊。
主要諸元
長×寬×高310mm×160mm×170mm
質量3kg
倍率6.2×
視場9°
電源2.65v25mA直流
電池使用時間12小時
使用環境溫度-54~46℃
法國OB-50微光瞄準鏡
這種微光瞄準鏡由法國索普勒姆公司生產,裝備法國陸軍。它采用18mm微通道板像增強器,體積較小,質量較輕。內裝自動增益控制線路,在環境亮度改變時可自動保持景象的亮度和對比度。目鏡后部裝有帶活動遮板的接眼護罩,既可防止武器后坐時瞄準鏡撞擊眼睛,又可防止周圍光線進入眼睛,干擾對目標的觀察和瞄準。主要諸元
長度230mm
質量0.9kg(不含支座)
倍率3×
視場10°
電源2.65v干電池
電池使用時間汞電池20小時
鋰電池40小時
觀察距離照度為10-1勒克司時:對人400m,對車輛600m;
照度為10-3勒克司時:對人120m,對車輛200m
中國JWJ式機槍微光瞄準鏡
直徑65mm
中國于20世紀80年代掌握了微通道板像增強器的生產技術,研制了JWJ等第二代微光夜視儀。JWJ機槍微光瞄準鏡可用作機槍和其他班組武器的瞄準鏡,也可單獨作為觀察儀使用。內部裝有防強光線路,可排除目標區的閃光和強照明對觀察的干擾。配有手柄附件,用于取代瞄準鏡支座,以便用手握持觀察。視度可以調節,不同視力的人均可使用。
主要諸元
質量2.1kg
倍率4.5×
視場10°
調焦范圍20m~∞
視度±2.5
觀察距離對人500m,對車輛1000m
俄羅斯1LH51微光瞄準鏡
1LH51型戰斗微光瞄準鏡屬第二代微光產品,用于AK74突擊步槍、RPK輕機槍、SVD狙擊步槍等武器。
主要諸元
長×寬×高300mm×210mm×140mm
質量2.1kg
倍率3.46×
視場8.5°
識別距離對人400m,對坦克700m
電源6v直流
電池使用時間10小時
荷蘭UA1137自帶能源步槍瞄準鏡
由荷蘭尤斯發信號設備公司生產的低成本UA1137瞄準鏡,是一種用于各種手持武器的通用自帶能源瞄準鏡,從白天到星光的各種環境光照條件下都能使用。該瞄準鏡的水平視場比垂直視場大,水平寬視場(22°)既適合觀察,又適合瞄準。它的垂直視場為10°,可以防止來自武器上方天空的光線、武器自身槍口焰發出的光線以及從槍管反射的光線射入射手的眼睛。UA1137瞄準鏡內裝暗瞄準分劃,瞄準線可調整。
UA1137不使用可更換電池組。它的像增強器由內裝的能源供電。在使用期間,該能源可用人工方法重新獲得能量。使用者只須簡單地按壓發電裝置的手柄,瞄準鏡即可工作30到60分鐘。
該瞄準鏡能防水,至少可儲存5年不必測試其性能。主要諸元
質量<1.5kg
視場22°(水平)
10°(垂直)
倍率1.5×
焦距50mm
視度-1(固定)
出瞳直徑6mm
能源手動壓電能源(待續)
(編輯/王曉濤)