Nachtsichttechnik

Reflektiertes Licht vom Mond, größere und kleinere Planeten, Sternspuren und Nebel ergeben die Lumineszenz von Sauer- und Stickstoff in den oberen Schichten der Atmosphäre, welche die natürliche Nachtlichtebene schaffen. Die Nachtlichtebene, zum Beispiel bei Vollmond, entspricht ~ 0,3 Lux und ~ 0,002 Lux bei einer sternenklaren Nacht ohne Mond. Wenn die Sonne untergeht, nimmt nicht nur die Helligkeit ab, sondern es verändert sich auch die spektrale Struktur der Strahlung, sie verschiebt sich in Richtung Infrarot-Bereich. Zur Erfassung von Objekten ist es wichtig zu berücksichtigen, dass die Darstellung nicht nur von der natürlichen Nachtlicht-Ebene, sondern auch dem Kontrast des Objektes vor seinem Hintergrund (Schatten von Bäumen etc.) abhängt.

Sie können auf Bild 1 sehen, dass die Objekte den maximalen Kontrast vor einem Hintergrund in der Nähe von IR-Bereichen haben, während das menschliche Auge seine maximale Empfindlichkeit in einem grünlich-gelben Bereich hat. Um ein NV-Gerät zu entwickeln ist es notwendig, das reflektierende Licht wiederholt zu verstärken und vom IR-Bereich in den nächst sichtbaren Bereich umzuwandeln.

Das Wirkprinzip der NV-Geräte beruht auf der Umwandlung von Photonen, welche von Objekten reflektiert werden, zu Elektronen. Die Vermehrung dieser Elektronen und die anschließende Rücktransformation zu den Photonen, die von einem menschlichen Auge wahrgenommen werden können. Um eine solche Transformation und Verstärkung des Lichts zu bewerkstelligen, wird in Nachtsichtgeräten die Bildverstärkerröhre (IIT) eingesetzt. Je nach ihrer Konstruktion wird sie in drei Generationen: I., II+ und III klassifiziert.

Bildverstärkerröhren der Gen. I werden heute nur in Beobachtungsgeräten mit sehr geringer Reichweite eingesetzt. Für die Verwendung wird ein IR-Aufheller oder ausreichend Restlicht (Mondlicht) benötigt. Nachtsichtgeräte mit Restlichtverstärkerröhren der Generation II und II+ arbeiten bereits mit einer Micro channel plate (MCD) und sind mit einer Vakuumröhre umschlossen (Bild 2). Sie dient zur rauscharmen Verstärkung geringer Ströme von freien Elektronen, Ionen oder hochenergetischen Photonen. Diese schlagen auf die Platte auf und erzeugen dort Sekundärelektronen, die dann detektiert werden können.

Zwischen beiden metallisierten Plattenseiten liegt eine Beschleunigungsspannung, die Platte selbst besteht aus Bleiglas. Die Innenwände der Kanäle bestehen aus einem Halbleiter-Material. Die Platte ist ähnlich wie ein Sieb durchlöchert beziehungsweise durchzogen von mikroskopisch feinen Kanälen, die typischerweise einen Lochabstand von ca. 10 µm und einen Durchmesser von ca. 6 – 25 µm besitzen. Die Platte hat eine Dicke von wenigen Zehntel Millimetern (bis zu ca. 1 mm) und die Kanäle sind um ca. 10° gegen die Plattenachse verkippt, sodass die einfallenden Elektronen mit Sicherheit mehrmals die Kanalwand treffen. Sie werden dann von einer zwischen den Platten längs der Kanäle anliegenden elektrischen Spannung beschleunigt und vervielfachen sich bei jedem Wandstoß. Jeder einzelne Kanal verhält sich somit wie ein mikroskopischer Kanalelektronenvervielfacher, oder ein stufenweise Sekundärelektronenvervielfacher in Photomultipliern. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt, bietet die Bildverstärkerröhre der Generation III die höchste Leistung. Der Einsatz der hocheffizienten Photokathode auf Gallium-Arsenid (GaAs) unterscheidet die Gen.III Röhre von der Gen. II+ Röhre. GaAs bietet eine maximale Photokathoden-Empfindlichkeit im IR-Spektrum, sodass die NV-Geräte bei sehr schlechten Lichtverhältnissen eingesetzt werden können. Das Diagramm der Empfindlichkeit von Photokathoden der Generation III ist auf dem Bild 3 dargestellt. Diese Vorteile sind in der Konstruktion und Produktion professioneller NV-Geräte von DEDAL NV berücksichtigt. Unsere Linsensysteme garantieren die beste Bildqualität, nutzen alle Vorteile des IIT und kreieren das angenehmste Bild für das menschliche Auge.