Электронно-оптические преобразователи

Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — это вакуумный фотоэлектронный прибор для усиления яркости видимого изображения и преобразования невидимого глазом изображения в видимое,либо для усиления яркости видимого изображения. Он является «сердцем» прибора ночного видения, позволяющим «видеть» в темноте. Как и многие современные технологии, первоначально ЭОП, называемые также усилители яркости, были военной разработкой. Основной целью электронно-оптических преобразователей было использование в приборах ночного видения, установленных на авиационной и бронетехнике.

ОАО «Катод» серийно выпускает более 280 модификаций электронно-оптических преобразователей.

Широкий конструктивный диапазон и различные уровни технических параметров ЭОП обеспечивают возможность создания техники ночного видения, удовлетворяющей требованиям самых взыскательных потребителей.

Мобильность научной и производственной базы позволяет в максимально короткие сроки разрабатывать и изготавливать изделия требуемой конфигурации. Подобный подход к производственному процессу позволяет отслеживать последние тенденции мирового рынка и учитывать их при изготовлении изделий, совершенствуя одновременно и ЭОП, и ПНВ.

Как выбрать электронно-оптический преобразователь:

Выбирая ЭОП, прежде всего, следует определить для чего он будет использоваться.  От цели использования будут зависеть требования, предъявляемые к данному прибору. Так требования, предъявляемые к ночному прибору для охоты, охраны, или спасательных операций будут намного выше тех, что предъявляются к простым туристическим приборам ночного видения.

Основными характеристиками электронно-оптических преобразователей, которые позволяют определить производительность, ЭОП являются:

• Интегральная чувствительность (мкА\лм) определяет насколько эффективно фотокатод преобразует попавший на него свет в электроны, которые потом усиливаются во много раз и снова преобразовываются в видимый свет. Чем она выше, тем более  в более темных условия способен работать ЭОП.
• Разрешение ЭОП (штр\мм) – показатель, определяющий четкость получаемого изображения. При измерении этого показателя используется штриховая мира — испытательная пластина с нанесенными на нее  чередующимися блоками полос различного размера. Оператор установки, на которой проверяют разрешение, смотрит через ЭОП на миру.  Чем более мелкие блоки полос может различить оператор, тем больше разрешение имеет ЭОП.
• Отношение сигнал/шум – данный показатель определяет количество шумов(помехи в виде «снега» или «ряби») в получаемом изображении. Чем он выше, тем меньше помех содержит изображение.
• Коэффициент преобразования — данный показатель определяет во сколько раз ЭОП способен усилить улавливаемый свет.
• Поколение ЭОП

Остановимся подробнее на поколениях электронно-оптических преобразователей. Сегодня принято выделять 0, 1, 2, 2+ и 3-е поколение электронно-оптических преобразователей.

0  поколение ЭОП

Первые приборы  ночного видения на основе ЭОП 0-го поколения использовались еще во время второй мировой войны.  Родоначальником всех электронно-оптических преобразователей стал так называемый «стакан Холста», который был создан в 1934г.  В нем применялся серебряно-кислородно-цезиевый фотокатод S-1 с интегральной  чувствительностью 20-70 мкА/лм, а для увеличения яркости изображения использовалось электростатическое ускорение электронов. Хотя эта разработка позволяла видеть в темноте, качество изображения и чувствительность были очень низкими. Такие приборы работают только в «активном режиме» т. е. для работы им требуется мощная инфракрасная (ИК) подсветка.

 1 поколение ЭОП

С изобретением «электростатической линзы» появилась возможность фокусировать электроны и разгонять их для усиления яркости изображения до 100 раз, что позволило отказаться от использования ИК-подстветки и использовать для работы рассеянный свет окружающей среды (звездное небо или свет, отраженный от луны с уровнем освещенности не менее 1*10^-2 люкс, что соответствует четверти луны в безоблачную ночь). Дальнейшее совершенствование технологии позволило, за счет использования мультищелочного фотокатода S-20, увеличить чувствительность ЭОП до 200мкА/лм., а разрешение до 25-35 штр/мм. Несмотря на увеличение чувствительности и коэффициента усиления, параметры ЭОП все еще оставались очень низкими, а изображение было размыто по краям.  Для устранения размытости изображения были применены волоконно-оптические плоско-вогнутые линзы на входе и выходе, а многокаскадная система последовательно объединенных ЭОП позволила значительно увеличить коэффициент усиления. Однако, с увеличением количества ЭОП используемых в системе неизбежно вело к увеличению шумов и размытости изображения по краям.

2 поколение ЭОП

Изобретение микроканальных пластин (МКП) в 70-х годах в США позволило увеличить усиление яркости изображения в разы. МКП состоят из большого числа параллельных каналов (напоминающих соты), внутренняя поверхность которых покрыта полупроводниковым слоем, обладающим  свойством многократного (до 60 000) умножения попадающих в их каналы электронов. Использование более совершенного мультищелочного фотокатода S-25 позволило увеличить интегральную чувствительность ЭОП 2 поколения до 300 мкА/лм, однако оборот изображения все еще выполнялся за счет электростатической фокусировки, что сохраняло проблему размытости изображения по краям. Одним из существенных недостатков ЭОП 2 поколения являются значительные габариты и масса таких приборов, обусловленные наличием разгонной камеры.

2+ поколение ЭОП

3 поколение ЭОП