|
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。
! K; U& E1 h; O# R
7 a- ]) w; b1 \% p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。
2 t$ J; ^* j) j. b
) ]' g" o, P/ e6 p4 F @0 v# ]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。
+ f8 t" i2 d4 j: U- Y
0 j$ r5 o5 d3 s6 @, S3 w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。
- N" T* e8 `% h) Q" N, R, J: a* s% _5 m7 g
你知道嗎, X6 }7 n p/ T/ u5 |# l4 O
: {# R) d1 n, W, H
◆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。; g) e- ^0 C1 ]: t/ A7 S5 D
. A! ?; }1 k# W X% q( U7 g◆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。) Q# I6 ?( M( H) x0 J' ^' a6 _, ^& @
! B- W. F% V% U6 |1 u◆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。; r- N+ X; k3 |, s6 d
4 x' Q" ^' ?8 o* l夜視影像# G2 t+ h: ^4 U. g$ n, o9 i# t( D
& f' o8 W. C) U# x |1 I$ a' T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）。
: g4 N0 c: }& d. `+ b; _+ b6 r2 ?5 O D5 T# ^
單眼透鏡 (A0圖)+ C* F I1 M/ T+ J2 D" f6 _
# ~: j5 _1 H7 F
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。
. m" J5 V1 p, {) c" D; h7 H# c# i! T7 x1 ?% ?& H
1. 光電陰極層（A1-上圖）6 x9 S4 w! P f3 f2 H7 X2 m
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。% t7 T2 ~7 W% l: G3 o, M
6 s A* D9 \ \+ I# U+ T9 `% w
2. 微道板（A1-中圖）
+ N, G5 t P3 Y' o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。
5 F- O3 B% H E
! m! k3 ]2 x' S5 @3. 螢光屏（A1-下圖）
3 Y; ?4 ]5 S3 x1 f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。
; h9 L8 R v' ]4 _
& m) d4 h5 s9 B" k-------------------------------------------- 分隔線 --------------------------------------------------------------
7 [4 e5 J1 u5 T; G( @1 D/ g0 ]# A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）) V( g0 p5 C p
9 Z# o* l. m5 K# x' |
本文轉貼自科學人雜誌網站 |
