Lịch sử cách phân chia ống KĐAS của Mỹ

   Cho đến nay, có bốn thế hệ OKĐAS: Gen 0, Gen 1, Gen 2, Gen 3, ít nhất là theo phát ngôn chính thức của Hoa Kỳ.Nhìn chung, việc đánh số thế hệ có liên quan đến những thay đổi đáng kể trong thiết kế OKĐAS giúp cải thiện hiệu suất của các ống này. Các thế hệ OKĐAS khác nhau sử dụng các bộ quang điện khác nhau. 
   Có một sự khác biệt lớn giữa photocathode S1 được sử dụng bởi các ống Gen 0 và  photocathode S20 được sử dụng bởi các OKĐAS Gen 1. Sự khác biệt giữa  photocathode  S25 được sử dụng  bởi các OKĐAS Gen 2 và photocathode  S20 được sử dụng bởi các OKĐAS Gen 1 không quá rõ ràng. Tuy nhiên, các thế hệ đó tính đến thông số quan trọng đối với các tế bào quang điện của OKĐAS là độ nhạy sáng, chúng được đo bằng các nguồn sáng có nhiệt độ màu 2856K. Phương pháp đo lường này (mô phỏng theo một số ứng dụng thực tế) đặc biệt đúng với các tế bào quang nhạy hơn trong phạm vi hồng ngoại gần, trong trường hợp này là  photathode S25. Cuối cùng, các photocathode GaAs được sử dụng trong các OKĐAS Gen 3 lại nhạy hơn rõ ràng so với các photocathode S25 được sử dụng trong các OKĐAS của thế hệ trước.
Hình 1. Độ nhạy quang phổ của các photocathode: S1 (Gen 0), S20 (Gen 1), S25 (Gen 2), GaAs (Gen 3) và biểu đồ đường cong tương đối.
 
   Độ nhạy bức xạ của loại photathocathode S1, S20, S25 và GaAs có thể thay đổi đáng kể. Các biểu đồ được trình bày trong Hình 1 được xây dựng dựa trên kinh nghiệm thực tế.
   Sự khác biệt giữa các thế hệ OKĐAS khác nhau lớn hơn nhiều so với sơ đồ đơn giản được hiển thị trong Hình 1. Cần xem xét thêm các tham số để thể hiện sự khác biệt quan trọng giữa các OKĐAS có các thế hệ khác nhau. Photocathode chỉ là một trong số các khác biệt này. Sự khác biệt giữa các thế hệ khác nhau không phải lúc nào cũng rõ ràng khi mà một số thế hệ lớn được chia thành các thế hệ phụ (1+, 2+, 3+,..). Tất cả những chi tiết này sẽ được đưa ra ở phần sau.
   Thế hệ 0 đề cập đến công nghệ được phát triển trong Thế chiến II, sử dụng các bộ chuyển đổi hình ảnh bao bọc mỏng manh, chân không với độ nhạy kém.Đây là những OKĐAS đơn giai đoạn, cường độ hình ảnh đạt được do các electron được phát ra từ tế bào quang điện được gia tốc bởi điện áp cao sau đó chiếu vào màn hình phốt pho.
   Photocathode S1 hai cực nhỏ có vùng độ nhạy cao từ vùng tia cực tím (UV) đến vùng hồng ngoại gần (NIR) khoảng 800nm, đặc trưng bởi độ nhạy thấp hình ảnh dải nhìn thấy (Hình 1). Giải pháp này rất phù hợp cho khuếch đại hình ảnh đầu vào được tạo ra bởi ánh sáng ban đêm với lượng tia UV không đáng kể và lượng ánh sáng nhìn thấy cao. Do đó, độ nhạy sáng của Photocathode S1 không cao hơn 60 μA/lm. Hơn nữa, độ tăng độ chói không quá 150 lm /lm. Mức tăng độ chói thấp như vậy là không đủ để tạo ra một hình ảnh sáng rõ ở điều kiện ban đêm điển hình. Do đó, các ống Gen 0 trước đây khi sử dụng trong các thiết bị nhìn đêm thường sử dụng thêm đèn chiếu sáng hồng ngoại. Các bóng đèn vonfram công suất cao được che bởi bộ lọc hồng ngoại nhằm ngăn chặn bức xạ nhìn thấy khi sử dụng, đây chính là nhược điểm đáng kể của chúng.
   Thế hệ 1. Các ống Gen 1 đầu tiên nói chung là các ống Gen 0 đã được chứng minh. Các thí nghiệm ban đầu với vật liệu chế tạo photocathode mới cho thấy rằng photocathode S1 được đặc trưng bởi hiệu suất lượng tử cực cao lên tới 20%, nhưng chỉ trong một phạm vi ánh sáng nhìn thấy. Do đó, chỉ cải thiện được độ nhạy sáng ở mức 80 μA/lm khi sử dụng loại photocathode mới này, bởi vì giá trị của độ nhạy sáng phụ thuộc nhiều vào độ nhạy của ống trong dải hồng ngoại gần hơn độ nhạy trong dải nhìn thấy.
   Bước đột phá đến vào năm 1956 với một khám phá về Photathode S20 (photathode đa kiềm: sodium-potassium-antimony-caesium) có độ nhạy ở cả vùng nhìn thấy và gần hồng ngoại (Hình 1). Độ nhạy ánh sáng được cải thiện đáng kể (độ nhạy sáng lên tới 200 μA /lm), và cải tiến kỹ thuật đảo ngược tĩnh điện và gia tốc electron ​​cho phép đạt được tỷ lệ độ chói từ khoảng 400 lm/lm đến 800 lm/lm. Do mức tăng độ chói khá cao này, một số thiết bị nhìn đêm Gen 1 đã được sử dụng làm hệ thống quan sát ban đêm thụ động, nhưng phần lớn các OKĐAS Gen 1 vẫn được sử dụng trong các hệ thống chủ động. Lý do sử dụng đèn hồng ngoại nhân tạo là để tạo mức tăng độ chói cao hơn nhiều so với thế hệ trước khoảng trên 30.000 lần; đó là điều cần thiết để đạt được khả năng nhìn thấy ngay cả trong điều kiện ban đêm khi mức ánh sáng trung bình (mặt trăng bị che khuất).
   Ống khuếch đại ánh sáng Gen 1 được đặc trưng bởi độ phân giải hình ảnh tốt (25 lp/mm÷30 lp/mm), có khả năng tái tạo tỷ lệ giữa các phần sáng và tối của hình ảnh, độ nhiễu thấp và hình ảnh rõ nét. Do những lợi thế đã đề cập trước đó và chi phí sản xuất thấp, OKĐAS Gen 1 vẫn được sản xuất và các thiết bị nhìn đêm (NVD) được chế tạo bằng ống Gen 1 vẫn chiếm ưu thế trên thị trường thương mại. Tuy nhiên, OKĐAS Gen 1 rất hiếm khi được sử dụng cho các ứng dụng quân sự do mức tăng độ chói thấp và độ méo đáng kể có trong hình ảnh được tạo ra bởi các ống này. Từ quan điểm kỹ thuật trên, rõ ràng ống Gen 1 là các thiết bị đơn giản. Việc lấy nét được thực hiện bằng cách sử dụng một thấu kính điện tử để thu các electron, có nguồn gốc các từ tế bào quang điện, trên màn hình (Hình 2). Trong ống diode biến đổi được đưa ra trong Hình 2, một trường tĩnh điện dẫn đường các hạt quang điện tử tạo một hình ảnh đảo ngược trên màn hình phốt pho. Từ trường đồng nhất cho phép đạt được độ phân giải tốt trên toàn bộ màn hình và đồng thời giữ độ méo ở mức thấp. Cửa sổ sợi quang được sử dụng trong các OKĐAS Gen 1+ để giảm thiểu sự suy giảm độ phân giải hình ảnh về phía rìa của ống. 

Hình 2. OKĐAS Gen 1: (a) sơ đồ của thiết bị nhìn đêm được chế tạo bằng OKĐAS Gen1 và (b) ảnh của OKĐAS Gen 1 với nguồn điện bên ngoài.
 
   Như đã nói trước đó, mức tăng độ chói của một OKĐAS Gen 1 vẫn còn quá thấp để cho phép thiết kế một thiết bị nhìn đêm thực sự thụ động. Một giải pháp đơn giản để khắc phục nhược điểm này đã được đề xuất là xếp tầng các OKĐAS, chúng được thực hiện bằng cách kết hợp hai hoặc ba ống đơn. Thí nghiệm được thực hiện vào những năm 1950 cho thấy có thể thiết kế một ống thu được độ sáng thậm chí ở mức 30.000 lm/lm có khả năng tạo ra một hình ảnh ngay cả trong điều kiện ánh sáng sao. Các OKĐAS cascader đầu tiên được ghép nối bằng các hệ quang học quá cồng kềnh (chiều dài lên tới khoảng 40 cm) chúng được sử dụng trong các thiết nhìn đêm cho các ứng dụng quân sự.
   Hai nhược điểm lớn khác là tỷ số tín trên tạp (SNR) thấp và chi phí sản xuất cao. Hạn chế đầu tiên là hình ảnh đầu ra rất nhiễu vì giai đoạn tiếp theo của nhiễu do OKĐAS khuếch đại có trong hình ảnh được tạo ra bởi giai đoạn trước. Hạn chế thứ hai là sự cần thiết phải sử dụng ba ống thông thường để thiết kế một ống. Do những nhược điểm trên, các OKĐAS cascader đã nhanh chóng bị loại bỏ với sự ra đời của ống Gen 2 vào những năm 1970. Ngày nay, các OKĐAS cascader hiếm khi được sử dụng trong các ứng dụng khoa học.
   Các OKĐAS Gen 2 đại diện cho một bước đột phá đáng kể trong công nghệ nhìn đêm. Đây là những OKĐASnhỏ gọn, có khả năng tăng độ chói ở mức khoảng 30 000 lm/lm trở lên. Sự gia tăng đáng kể mức tăng độ chói của ống, trong khi làm cho ống cũng nhỏ hơn, đã đạt được do bốn lý do cơ bản sau:

Hình 3. Nguyên tắc làm việc của một tấm vi kênh.
 
   Đầu tiên, các OKĐASGen 2 sử dụng tấm vi kênh (MCP) để khuếch đại các electron phát ra từ tế bào quang điện (Hình 3). MCP là một tấm thủy tinh dẫn điện rất mỏng chứa hàng triệu lỗ nhỏ. Một electron đi vào kênh đập vào tường và tạo ra các electron bổ sung, lần lượt tạo ra nhiều electron hơn (electron thứ cấp), lặp đi lặp lại (Hình 3). Tấm vi kênh là một dãy các bội số electron thu nhỏ được định hướng song song với nhau và có tỷ lệ chiều dài/ đường kính trong khoảng từ 40 đến 100. Trục của các kênh thường là bình thường hoặc nghiêng ở một góc nhỏ gần bằng 80 so với bề mặt đầu vào MCP. Tiếp xúc điện song song đối với mỗi kênh được thực hiện bằng cách lắng đọng của một lớp phủ kim loại trên bề mặt trước và sau của MCP, chúng đóng đó đóng vai trò là điện cực đầu vào và đầu ra, tương ứng. Tổng điện trở giữa các điện cực theo thứ tự 109 Ohm. Các tấm vi kênh như vậy cho phép các hệ số nhân của electron từ 103 đến 105 tùy thuộc vào độ dài kênh và số lớp. Độ phân giải của MCP bị giới hạn bởi kích thước và khoảng cách giữa các kênh; Các kênh có thường có đường kính 12 μm đối với các OKĐASGen 1 và Gen 2. Ngày nay cả kích thước và khoảng cách có thể nhỏ hơn khoảng hai lần.
   Thứ hai, các OKĐAS Gen 2 sử dụng photocathode mới (S25). Đây thực sự là một photathode đa kiềm giống như photphode S20 được sử dụng trong các OKĐAS Gen 1 nhưng photocathode S25 được xây dựng bằng cách sử dụng các lớp dày hơn của cùng một vật liệu. Theo cách này, phản ứng đỏ mở rộng và phản ứng xanh giảm đã đạt được làm cho phổ độ nhạy của photocathode S25 rất phù hợp với phổ của ánh sáng ban đêm. Độ nhạy sáng của các photocathode S25 đầu tiên là khoảng 250 μA/lm. Đó là một cải tiến đáng chú ý so với Photocathode S20 được sử dụng trong các OKĐAS Gen 1, nhưng hầu như không đáng kể so với cuộc cách mạng về độ chói đạt được khi đưa vào tấm vi kênh (MCP). 

Hình 4. OKĐAS biến đổi Gen 2: (a) sơ đồ và
(b) ảnh (Kích thước ống 52,8x 55,5 mm).
 

Hình 5. OKĐAS Gen 2 MCP hội tụ gần: (a) sơ đồ ống và
(b) ảnh (kích thước ống 35,5 x 31 mm)
 
   Thứ ba, các OKĐAS Gen 2 đầu tiên là các ống biến đổi sử dụng đảo ngược tĩnh điện, giống như các OKĐAS Gen 1 đã làm, nhưng có thêm MCP (Hình 4). Kích thước của các OKĐAS Gen 2 chỉ nhỏ hơn một chút so với kích thước của các OKĐAS Gen 1. Tuy nhiên, cũng có thể thực hiện đảo ngược hình ảnh bằng cách sử dụng bó sợi quang với độ xoắn 180 độ trong đó cho phép thiết kế các ống nhỏ hơn nhiều (Hình 5). Hiện nay, hầu hết các ứng dụng gần như là các OKĐAS có  MCP hội tụ gần.
   Thứ tư, các OKĐAS Gen 2 được tích hợp với các module điện tử cực nhỏ, ngoài khả năng cung cấp năng lượng cho các bộ biến đổi với điện áp cao mà chúng còn thực hiện điều khiển khuếch đại tự động và bảo vệ OKĐAS. Tính năng mới này làm giảm kích thước đi rất nhiều so với  OKĐAS Gen 1 (Hình 5).
   Tóm lại, OKĐAS Gen 2 nên được coi là một cuộc cách mạng thực sự trong công nghệ tăng cường hình ảnh. Có sự khác biệt rất lớn giữa các OKĐAS Gen 2 và OKĐAS Gen 1, đặc biệt là giữa OKĐAS Gen 2+ và OKĐAS Gen 1.
   Thế hệ hai cộng (Gen 2+) không được chính quyền Hoa Kỳ chính thức công nhận. Thuật ngữ này đề cập đến các công nghệ được sử dụng để cải thiện độ nhạy của photocathode S25 và sản xuất các tấm vi kênh (MCP) thế hệ mới. Cụ thể, độ nhạy của photathode đã được cải thiện hơn hai lần, các tấm vi kênh có tỷ lệ khu vực mở rất cao lên đến khoảng 70% và giảm tiếng ồn bên trong. Những công nghệ mới này cho phép sản xuất các OKĐAS Gen 2+ có độ nhạy quang phổ mở rộng lên tới khoảng 950nm và độ nhạy sáng lên tới khoảng 700 μA / lm. Các OKĐAS Gen 2+ đầu tiên được phát triển bởi công ty Photonis (Pháp) vào năm 1989. Việc phát triển thêm các OKĐAS Gen 2+ đã được tiếp tục bởi một số người không thuộc Hoa Kỳ đó là các nhà sản xuất Pháp, Hà Lan, Nga, Trung Quốc và Ấn Độ. Ngày nay, các OKĐAS Gen 2+ (được bán trên thị trường sử dụng các tên khác nhau như Gen II Plus, SuperGen, HyperGen, XD4, XR5) đại diện cho phần lớn các OKĐAS này được sản xuất bởi non-U.S.
   Các OKĐAS Gen 3 rất giống với OKĐAS ống Gen 2 theo quan điểm thiết kế. Sự khác biệt chính là vật liệu được sử dụng cho các tế bào quang điện. OKĐAS thế hệ thứ hai sử dụng các photocathode với lớp phủ đa kiềm, trong khi OKĐAS thế hệ thứ ba sử dụng các bộ lọc ảnh với lớp phủ GaAs / GaAsP. Các photocathode sau được đặc trưng bởi độ nhạy cao hơn và ngoài ra, dải nhạy cảm quang phổ được mở rộng hơn trong vùng hồng ngoại gần (Hình 1).
Sản xuất OKĐAS Gen 3 đã được bắt đầu vào những năm 1980 nhưng một số công việc phát triển đã được thực hiện trước đó vào những năm 1970. Các nguồn nguyên liệu để sản xuất các photocathode sử dụng trong các OKĐAS Gen 3 được đặc trưng bởi độ nhạy bức xạ trong vùng hồng ngoại gần tốt hơn khoảng ba lần so với các photocathode có lớp phủ đa kiểm sử dụng trong các OKĐAS Gen 2.
   Độ nhạy bức xạ cao hơn của OKĐAS Gen 3 có nghĩa là độ nhạy sáng cao hơn. SNR về mặt lý thuyết tỷ lệ thuận với căn bậc hai từ độ nhạy sáng. Do đó, tình huống thể hiện trong Hình 1 chỉ ra chắc chắn SNR của OKĐAS Gen 3 sẽ tốt hơn khoảng hai lần so với OKĐAS Gen 2. Tuy nhiên, kết luận như vậy thường không đúng vì hai lý do chính. Đầu tiên, khi so sánh độ nhạy bức xạ của chúng với các OKĐAS Gen 2+ hiện đại, chúng có một nhược điểm đáng kể đó là các photocathode này có thể nhanh chóng bị suy giảm nghiêm trọng do quá trình tạo ion dương có thể làm giảm độ nhạy của photocathode khoảng hai lần trong vòng 100 giờ làm việc. Để bảo vệ photocathode khỏi các ion dương do tấm vi kênh (MCP) sản xuất ra, các nhà sản xuất OKĐAS Gen 3 đã thêm một màng mỏng ôxit nhôm gắn vào lối vào của MCP. Kỹ thuật này tạo ra hiệu ứng quang điện tử màng bảo vệ này bẫy khoảng một nửa số điện tử phát ra từ tế bào quang điện. Do đó, độ nhạy sáng của OKĐAS Gen 3 này có thể thấp hơn gần hai lần so với độ nhạy phát quang của OKĐAS Gen 3 thông thường. Kết quả cuối cùng là SNR của các OKĐAS Gen 3 điển hình chỉ có thể so sánh với các OKĐAS Gen 2+ tốt. Sơ đồ trong Hình 6giải thích bằng đồ họa về tác dụng đã đề cập trước đó về việc giảm độ nhạy của các OKĐAS Gen 3.
   Màng bảo vệ cũng tạo ra hiện tượng nhòe đáng kể xảy ra khi nó bị bắn phá bởi một chùm electron tập trung cường độ cao. Do đó, hiệu ứng hào quang trong các OKĐAS Gen 3 thường lớn hơn đáng kể so với các OKĐAS Gen 2+ (Hình 8).
   Vào năm 1998, công ty Litton của Hoa Kỳ đã thông báo về sự phát triển của OKĐAS không màng được chế tạo bằng các bộ mã quang GaAs / GaAsP. Giải pháp logic công nghệ mới này có khả năng làm tăng tỉ lệ tín trên tạp (SNR) của OKĐAS lên trên 25%. Do đó, các OKĐAS mới gây ra sự quan tâm đáng kể của các cơ quan quân sự Hoa Kỳ và Ban giám sát cảm biến điện tử ban đêm và cảm biến điện tử (NVESD) đã chỉ định các ống mới này là OKĐAS Gen 4. Tuy nhiên, người ta đã sớm phát hiện ra rằng các OKĐAS Gen 4 mới quá mỏng manh đối với các điều kiện quân sự thực sự (độ nhạy cảm cơ học) và không thể vượt qua các thử nghiệm độ tin cậy thông thường khi các ống tiếp xúc với ánh sáng đồng nhất / ánh sáng tập trung đột ngột. Do đó, vào năm 2002, NVESD đã hủy bỏ quyết định trước đây về việc chỉ định các OKĐAS không màng là ống Gen 4. Kể từ đó, các ống mới này được gọi là OKĐAS Gen 3 và không có OKĐAS Gen 4.
   Dù thất bại với các vấn đề về độ tin cậy, nhưng việc phát triển các ống không màng Gen 3 vẫn được tiếp tục và mang lại những cải tiến công nghệ đáng kể. Hai công nghệ đã được tìm thấy để khắc phục vấn đề ngộ độc photocatode. Từ đó các cơ quan quân sự Hoa Kỳ và Ban giám sát cảm biến điện tử ban đêm và cảm biến điện tử (NVESD) đã chỉ định các ống mới này là ống Gen 4.

Hình 6. Độ nhạy bức xạ của photocathode S25 trong  OKĐAS  Gen 2+ và photocathode GaAs OKĐAS Gen 3 .



Hình 7. Hai OKĐAS: Gen 2+ ( ống XD- 4) và  Gen 3 có độ nhạy cao.
 

Hình 8. Hình ảnh được tạo bởi hai thiết bị nhìn đêm được chế tạo bằng các OKĐAScó các quầng khác nhau: (a) quầng lớn và (b) quầng nhỏ;
 
   Tuy nhiên, người ta đã sớm phát hiện ra rằng các ống Gen 4 mới quá mỏng manh đối với các điều kiện quân sự thực sự (sự nhạy cảm về cơ học) và không thể vượt qua các thử nghiệm độ tin cậy thông thường khi các ống tiếp xúc với ánh sáng đồng nhất / ánh sáng tập trung đột ngột. Do đó, vào năm 2002, NVESD đã hủy bỏ quyết định trước đây về việc chỉ định các ống không màng là ống Gen 4. Kể từ đó, các ống mới này được gọi là ống Gen 3 và không có ống Gen 4.

Hình 9:Trình bày sơ đồ về sự khác biệt giữa ống Gen 3 và ống Gen 4:
(a) ống Gen 3 điển hình và (b) ống Gen 4 không màng.
   Mặc dù thất bại với các vấn đề về độ tin cậy, việc phát triển các OKĐAS không màng Gen 3 vẫn được tiếp tục và mang lại những cải tiến công nghệ đáng kể. Có hai công nghệ đã được tìm thấy để khắc phục vấn đề ngộ độc catot quang điện. Đầu tiên, sử dụng công nghệ chà rửa cải tiến trong quá trình sản xuất tấm vi kênh (MCP). Thứ hai, sử dụng kỹ thuật tự động hóa để cấp nguồn cho bộ biến đổi quang điện, lúc đó sẽ khiến các ion dương bị đẩy ra khỏi tế bào quang điện trước khi chúng có thể gây hư hỏng cho tế bào quang điện.
   OKĐAS Gen 3 đặc trưng bởi tỷ lệ tín trên tạp (SNR)vượt trội, thậm chí có thể hơn 30; và có thể tạo ra hình ảnh rõ ràng về bối cảnh quan tâm ngay cả trong những đêm không trăng, rất tối. OKĐAS không màng Gen 3 thường được sử dụng trong kính nhìn ban đêm cho các phi công hoặc cho các đội hoạt động đặc biệt, chúng có yếu điểm là dễ bị hhỏng hóc do sốc cơ học.
   Một loại khác là các OKĐAS không có màng Gen 3 đại diện cho một nhóm các OKĐAS Gen 3 cải tiến chúng thường được gọi là các OKĐAS Gen 3+.
   Công nghệ màng mỏng Gen 3 được phát triển bởi ITT Night Vision (nhà sản xuất lớn nhất của Mỹ) như là một phản ứng với lời kêu gọi từ các ống không màng Gen 3 được cung cấp bởi một nhà sản xuất khác của Hoa Kỳ, (Lit Lit). ITT Night Vision thấy rằng bằng cách làm mỏng đi màng bảo vệ, nó có thể đạt được hiệu suất như Gen 4. Việc duy trì màng cũng sẽ bảo vệ tất cả cấu trúc tế bào quang điện gallium arsenide quan trọng. Do đó, các OKĐAS màng mỏng Gen 3 sử dụng màng siêu mỏng có độ dày khoảng 3nm hoặc đôi khi mỏng đến 1nm, chúng khác so với các OKĐAS Gen 3 điển hình là giảm điện áp cấp cho photocathode.
   Công nghệ màng mỏng không hiệu quả bằng công nghệ không màng trong việc loại bỏ các bẫy điện tử phát ra từ các tế bào quang điện. Có tới 25% điện tử vẫn bị giữ lại bởi lớp màng mỏng bảo vệ. Tuy nhiên, những tổn thất này thấp hơn nhiều so với trường hợp OKĐAS Gen 3 điển hình. OKĐAS màng mỏng Gen 3 có tỷ số tín trên tạp (SNR) rất tốt, gần như cao như đối với các ống không màng Gen 3. Đồng thời OKĐAS Gen 3 màng mỏng có đặc trưng là độ tin cậy tốt hơn so với ống không màng Gen 3. Do đó, các ống màng mỏng Gen 3 ngày nay là nhóm chính của được sử dụng bởi quân đội Hoa Kỳ.
   Tóm tắt ngắn gọn các tính năng cơ bản của các thế hệ khác nhau của OKĐAS được thể hiện trong Bảng 1. Rõ ràng là số thế hệ là một mã đưa ra mô tả chung về công nghệ được sử dụng để sản xuất các OKĐAS. Có các lớp con trong mỗi thế hệ chính tùy thuộc vào chi tiết công nghệ. 
Thế hệ Vật liệu làm Photocathode Độ nhạy Photocathode
[µA/lm]
Kiểu thiết kế Hệ số khuếch đại Lm
[lm/lm]
Độ phân giải
[lp/mm]
Tỷ số tín trên tạp
0 S1 < 60 Ống biến đổi < 200 20-60 -
1 S20 < 160 Ống biến đổi < 800 20-60 -
1+ S20 < 160 Ống biến đổi nhiều tầng < 20.000 20-30 5-8
2 S25 < 350 Ống biến đổi có MCP < 50.000 24-43 12-17
2+ S25 cải tiến < 700 Ống có MCP hội tụ gần < 70.000 43-81 15-24
3 GaAs/GaAsP < 1600 Ống có màng bảo vệ, MCP hội tụ gần < 70.000 36-64 18-25
3+ phủ lớp mỏng GaAs/GaAsP < 1800 Ống phủ lớp mỏng, MCP hội tụ gần < 70.000 57-71 24-28
3 không phủ lớp GaAs/GaAsP < 2200 Ống không phủ lớp, MCP hội tụ gần < 80.000 57-71 24-31
Bảng 1: Các thông số cơ bản của OKĐAS với các thế hệ khác nhau
   Việc phân chia các ống tăng cường hình ảnh được trình bày trước đó thành nhiều thế hệ dựa trên công nghệ sản xuất là tiêu chí chính. Như đã đề cập trước đó, không có mối quan hệ chính xác rõ ràng giữa số thế hệ và hiệu suất ống.
   Ống không màng ion Gen 3 và ống màng mỏng ion Gen 3 là hai công nghệ cải thiện đáng kể hiệu suất của OKĐAS trong thập kỷ qua. Autogating (AG) là công nghệ ít chú ý thứ ba giúp cải thiện hiệu suất của ống hiện đại.
   Công nghệ sử dụng nguồn AG đã ứng dụng hàng loạt trong các OKĐAS hiện đại. Các thí nghiệm với kỹ thuật này đã được thực hiện trong một thập kỷ trở lên, chúng xuất hiện trên thị trường khoảng năm 2006. Phương thức thực hiện là thay đổi các điện áp cấp cho photathode và MCP để giữ cho dòng điện chạy qua MCP không đổi ngay cả khi ống được chiếu sáng mạnh. OKĐAS sử dụng AG có thể được vận hành ở điều kiện sáng hơn nhiều so với OKĐAS thông thường mà không làm hỏng ống hoặc làm mờ hình ảnh đầu ra. Nói cách khác, các OKĐAS sử dụng AG được đặc trưng bởi tính năng mở rộng, chúng có thể tạo ra hình ảnh rõ ràng trong cả điều kiện đêm tối và trời chạng vạng hoặc thậm chí là ban ngày.
   Cụ thể, độ phân giải của các ống KĐAS thông thường có thể giảm nhiều lần khi hoạt động ở mức chiếu sáng ban ngày (khoảng 60 lp/mm ÷10 hoặc 20 lp /mm). Độ phân giải của ống KĐAS AG (tự động) giảm ở cùng điều kiện không quá 20% (từ 60 lp/mm ÷ 50 lp/mm). Do đó, tính năng mới này có giá trị cao trong các ứng dụng quân sự và an ninh, trong đó điều kiện chiếu sáng có thể thay đổi rất nhanh trong vài giây và người dùng NVD thông thường sẽ bị mù bởi ánh sáng đột ngột hoặc bị mờ hình ảnh trong điều kiện ban ngày. Hiện nay, các ống KĐAS AG (tự động) ngày càng trở nên phổ biến trong các ứng dụng quân sự. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng kỹ thuật AG có thể được sử dụng trong cả ống Gen 2+ và ống Gen 3.
 
Theo nguồn Internet
Dịch: Lê Trung Kiên