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提到夜视仪，多数人想到的是图像增强技术。事实上，图像增强系统一般称为夜视设备（NVD）。NVD内有一种图像增强管，可以用来采集、放大红外线及可见光。 以下是图像增强系统的工作原理：
一种称为物镜的传统透镜能捕捉环境光线和某些近红外线。
收集到的光线会传送给图像增强管。在多数NVD中，图像增强管的供电系统会从两节N-Cell或“AA”电池中获取电力。管道会向图像管组件输出约为5000伏的高压。
图像增强管中有一个光电阴极，能将光子转化为电子。
当电子通过管道时，管中的原子会释放相似的电子，其数目为原有电子数乘以一个因数（约为几千倍），利用管道内的微通道板（MCP）就能完成这项工作。微通道板是一个微型玻璃盘，内部含有数百万个微型孔隙（微通道），采用光纤技术制成。微通道板处于真空中，在盘片的两面都安装了金属电极。每条微通道的长度是其宽度的45倍左右，工作原理类似于电子放大器。
当来自光电阴极的电子触击微通道板上第一个电极时，在两电极间5000伏高压作用下电子会加速通过玻璃微通道。电子通过微通道时，会导致通道中数千个电子被释放出来，这一过程称为级联二次发射。简言之，原始电子会撞击微通道的侧边，而后受激发的原子会释出更多的电子。这些新电子也会撞击其他原子，从而造成一种链式反应，其结果是，进入微通道的电子屈指可数，而离开微通道的电子却数以千计。一个有趣的现象是：MCP上的微通道有一个微小的倾斜角（约5-8°），这既是为了能引发电子碰撞，也是为了降低来自输出端磷光质层的离子反馈和直接光反馈。
夜视成像图以其诡异的绿色光泽而著称。
夜视仪
夜视仪
在图像增强管的末端，电子会撞击一个具有磷光质涂层的屏幕。这些电子会保持它们通过微通道时的相对位置，这会确保图像的完好，因为电子排列的方式同起初光子排列的方式相同。这些电子带有的能量会使磷光质达到激发状态并释出光子。这些磷光质会在屏幕上生成绿色图像，这也成了夜视仪的一大特色。 通过另一副称为目镜的透镜，就可以观测到绿色磷光图像，还可以使用目镜放大图像或调节焦距。NVD可以与电子显示设备相连，例如显示器，也可以直接透过目镜观测图像。
NVD已有40多年的历史。这些产品可分为几代。NVD技术发展道路上的每一次重大突破都会催生新一代产品。
最早一代——最早的夜视系统由美国军方研制，它们被应用在第二次世界大战和朝鲜战争的战场上，这些NVD系统采用主动红外线技术。这意味着NVD上须附有一个称为红外辐射源的发射单元。该单元能发射出一束近红外线，类似于普通闪光灯发出的光束。这种光束不能为肉眼所见，它们会从物体上反射出来，然后返回NVD的透镜。这种系统使阳极与阴极相连，以便对电子进行加速。这种方法的问题是，电子加速会使图像扭曲，而且还会大大缩减管道的寿命。这项技术最早用于军事中时，还存在一个重要问题：敌方在短时间内就能仿制出这种系统，这使得敌军士兵也可以用它们的NVD系统观测到设备发射出的红外光束。
夜视仪
夜视仪
第一代——这一代NVD放弃了主动红外技术，转而采用了被动红外线技术。这种NVD能够利用月亮和星星发出的环境光线放大周围的反射红外线，因而曾被美军称为星光。这意味着它们不需要红外线发射源。这也意味着在多云或没有月亮的夜晚时，它们的工作效果不是很好。第一代NVD采用与第0代相同的图像增强管技术，同样靠阴极和阳极进行电子加速，所以仍然存在图像扭曲和管道寿命较短的问题。
第二代——图像增强管技术的重大进步催生了第二代NVD。它们的分辨率比第一代设备更高，性能更为出色，可靠性也更好。第二代技术最大的收获是，它们具备了在极弱的光线条件下（例如在一个没有月亮的夜晚）生成图像的能力。敏感度得以增加，是因为图像增强管附加了微通道板。由于MCP能够增加电子数目而非仅对原有电子加速，所以图像扭曲的程度显著下降，而亮度也高于前几代NVD。
第三代——目前美军采用第三代技术。尽管其原理与第二代相比并无本质区别，但这一代NVD的分辨率和敏感度要更好。这是因为其光电阴极由砷化镓制成，这种物质有助于提高光子转化为电子的效率。另外，MCP上还覆有一个离子壁垒层，能够有效地增加管道寿命。
电影当中的夜视仪
电影当中的夜视仪
第四代——通常我们提到的第四代技术亦称“无胶片门限”技术，总体上讲，这一代系统的性能在强光和弱光两种环境中都有较大幅度的改善。
MCP去除了第三代技术加入的离子壁垒，因而背景噪声有所降低，同时信噪比得以提升。去除离子胶片在
自动门限供电系统的引入，使得光电阴极的电压能够迅速地接通和切断，从而让NVD能够对发光条件的波动做出即时反应。这项技术的进步对于NVD系统来说具有关键意义，具备了这种能力，用户可以迅速从强光环境转移到弱光环境（或从弱光环境到强光环境），而图像不会产生任何颠簸。举例来说，请想象一个随处可见的电影场景：一名特工在使用夜视仪目镜时，如果有人打开了附近的电灯，他就会“失明”。有了最新的门限电源技术，光线条件的变化不会产生这样的恶果，改进的NVD系统能够立即对光环境的变化做出反应。
很多所谓的“便宜”夜视镜采用第0代或第一代技术，如果对于专业设备的敏感度抱有较高期待，您可能会大失所望。第二代、第三代以及第四代NVD一般价格较高，但如果保养得当，可以使用较长时间。还有一点，在极其昏暗乃至几乎不能采集到环境光线的地方，使用红外辐射源对于任何一款NVD系统都是有益的。
一根图像增强管都要进行严格的测试，以判断它能否达到军方设定的标准。达标的管子被归为军用规格（MILSPEC）。哪怕只有一项指标不符合军用标准，管子就会被归为普通规格（COMSPEC）。 |
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