Приборы ночного видения являются частью снаряжения представителей силовых ведомств, военных, охотников и туристов, их различные модели устанавливаются на стрелковое оружие, артиллерийские системы, морские суда и бронетехнику. 

Начав свой путь в качестве чисто военного снаряжения в 1944 году, сегодня «ночник» является общедоступным и востребованным техническим средством во многих сферах жизни. Он одинаково эффективно применяется как в военном деле, так и гражданском обиходе. Как он работает? 

Электронно-оптический преобразователь – основной элемент «ночника»

Сокращенно этот элемент называется ЭОП. Он представляет собой фотоэлектронную конструкцию, в которой вакуумная трубка служит для преобразования невидимого глазу изображения в доступное для восприятия. Человеческий глаз устроен таким образом, что он не в состоянии воспринимать изображение в инфракрасном, ультрафиолетовом или рентгеновском спектре. Для того, чтобы трансформировать недоступное зрению излучение в привычную глазу «картинку», либо для усиления яркости изображения в темное время суток создан электронно-оптический преобразователь. 

Основу его конструкции составляет короткий стеклянный пустотелый цилиндр. Внутри цилиндра вакуум. Его торцы, выполненные в форме линз, покрыты слоем определенного вещества, наносимого методом напыления. На переднем торце, расположенном за линзой объектива, напылен фотокатод – светочувствительный электрод, содержащий отрицательный заряд. 

Фотокатод изготавливается из светочувствительных соединений повышенной токопроводности. Он подвергается воздействию излучений различной физической природы, окружающих нас, что приводит к явлению фотоэлектронной эмиссии. В ходе этого процесса происходит высвобождение («выбивание») электронов из фотоэлектрического слоя, аккумулирующихся, проходя через вакуумную среду, на поверхности анода – электрода, содержащего положительный заряд. 

Между фотокатодом и анодом создается необходимая разница потенциалов (электрическое напряжение в Вольтах). Это происходит вследствие работы высоковольтного блока питания, входящего в конструкцию прибора ночного видения. В свою очередь, блок питания работает в комплексе с трансформатором, преобразующим напряжение блока питания, усиливая его для придания электронам необходимого импульса скорости. Характерный писк, слышимый в процессе использования ПНВ, издается трансформатором во время его работы.

В ходе описанных процессов образуется электронная линза, при работе которой линии напряжённости электростатического поля направляют и фокусируют «выбитые» электроны. В результате слабые световые потоки, попавшие на фотокатод, преобразуются в потоки электронов, «бомбардирующих» люминесцентный экран – противоположную фотокатоду поверхность стеклянного цилиндра, на которую нанесен слой люминофора. Люминофор представляет собой вещество, способное поглощать энергию и трансформировать ее в световое излучение. Как правило, в приборах ночного видения применяются люминофоры неорганического происхождения (фосфоры).  

После того, как поток электронов получает необходимое ускорение, он попадает на поверхность с нанесенным люминофорным слоем, представляющую собой своего рода экран, расположенный в окуляре прибора ночного видения. Под воздействием потока электронов, ударяющихся о покрытую люминофором поверхность, покрытие излучает свет (поток фотонов), и совокупность излучающих свет участков формирует изображение в окуляре, доступное человеческому зрению. Следует отметить, что возникающая оптическая линза отображает «картинку» в перевернутом виде.

Поэтому в конструкции приборов ночного видения применяется дополнительная линза (переворачивающая изображение), дающая возможность видеть изображение в удобном для восприятия формате. 

Экран прибора светится даже тогда, когда источник питания ПНВ (прибора ночного видения) отключен. Физика процесса заключается в том, что электроны, в отношении которых прекращено воздействие электромагнитного поля, продолжают перемещаться. Без ускоряющего воздействия они постепенно покидают люминофорный слой и возвращаются в обратном направлении, оседая на поверхности фотокатода. 

Происходит обратный процесс, скорость которого намного ниже той, с которой электроны попадают в рабочую камеру прибора и далее на поверхность люминофора. Эту особенность работы ПНВ необходимо знать и учитывать в процессе эксплуатации. 

Свечение окуляра, если он не закрыт защитной крышкой, может демаскировать владельца прибора. То же самое произойдет в случае, если незакрытый окуляр будет отнят от глаза – свечение люминофорного слоя даст демаскирующий блик на лицо наблюдающего. 

Особенности эксплуатации ЭОП в конструкциях ПНВ

Используя приборы ночного видения, созданные на основе ЭОП, необходимо помнить о мерах предосторожности, связанных с их эксплуатацией. Наибольшей опасностью для большинства ПНВ является эффект «засветки». Это явление возникает при наведении прибора на источник яркого света – горящего костра, автомобильных фар, при попытках использовать прибор в светлое время суток. 

В описанных ситуациях необходимо как можно быстрее выключить ПНВ, предварительно закрыв его объектив защитной крышкой, одеждой или ладонью. При наведении на яркий источник света процесс выбивания электронов из фотокатодного слоя происходит лавинообразно и неконтролируемо. Электронный поток становится чрезмерно плотным, и оседание его на поверхности люминофора приводит к увеличению количества и интенсивности микровспышек. Итогом процесса становится выгорание люминофорного слоя и прожигание фотокатода. 

Наведение на открытые источники света вызывает необратимую порчу прибора и не подпадает под условия гарантийного ремонта. Если «засветка» прибора все же произошла, обычно проще бывает приобрести новый ПНВ, чем привести в рабочее состояние испорченный. «Засветка» во всех случаях однозначно признается нарушением правил эксплуатации прибора.  

Различия конструкций ЭОП 

В настоящее время к приобретению доступно три поколения приборов ночного видения. Они различаются качеством изображения, разрешением, мощностью прибора. Приборы 1-го поколения оснащаются ЭОП в стеклянных корпусах, что существенно ограничивает их применение. Они имеют слабую устойчивость по отношению к сотрясениям и ударным нагрузкам, пригодны только для наблюдения. На оружие их устанавливать не следует, поскольку стеклянный корпус быстро разрушается в результате воздействия импульса отдачи. 

«Картинка», выдаваемая ЭОП 1-го поколения, имеет искажения по краям. Этот эффект возникает в результате образования электронной линзы в рабочей камере при включенном питании прибора. 

ЭОП поколения 1+ оснащаются корпусом, выполненным из металлокерамики, что делает их нечувствительными к отдаче даже в применении на системах крупнокалиберного оружия. Изображение по краям не размывается благодаря применению в конструкции ЭОП волоконно-оптических линз плоско-вогнутой формы. Эти линзы устанавливаются на входе в преобразователь и на выходе из него. 

ЭОП 1+ имеет ресурс работы, вдвое превышающий аналогичный показатель предыдущего поколения. Так, его рабочий ресурс составляет порядка 2000 ч, а дальность наблюдения в фазе первой четверти Луны равна 200 м. Модели этого поколения ЭОП наиболее предпочтительны для применения в условиях охоты по соотношению параметров цена/качество. 

Модели ЭОП более совершенных поколений – 2, 2+ и 3 применяют в своей основной конструктивной схеме те же физические процессы, что и первые поколения преобразователей. При этом сочетание новейших технологий и применение более дорогих материалов позволяют добиться более высокого разрешения, значительных дистанций дальности наблюдения и обеспечить надежную защиту от засветки и внешних негативных воздействий. Неоспоримым достоинством таких приборов служит их исполнение в широком ассортименте форм-факторов – монокуляров, биноклей, нашлемных очков.