Một số quan niệm về cách phân chia thế hệ ống khuếch đại ánh sáng dựa trên tham số FOM

             Mọi người thường cho rằng Gen (thế hệ) cao hơn có nghĩa là ống khuếch đại ánh sáng tốt hơn. Điều đó đúng nếu chúng ta so sánh các ống khuếch đại ánh sáng Gen 0, Gen 1 hoặc Gen 2 nhưng không phải đúng nếu chúng ta so sánh Gen 2 và Gen 3;
             Nhà sản xuất ống khuếch đại ánh sáng của EU, Photonis nói rằng việc đánh số các thế hệ dựa trên công nghệ Hoa Kỳ có thể bị sai lệch. Do đó,  Photonis (trước đây là DEP) đã giới thiệu cách đánh số thế hệ của  mình. Các ống được chia thành bốn thế hệ: 1. Gen II Plus®; 2. SuperGen®; 3. XD4®; 4. XR5®. Sự phân chia này dựa trên đặc tính hiệu suất của ống được chọn bởi hai tham số quan trọng: độ phân giải và tỷ lệ tín/ tạp (SNR) hoặc là dựa trên quan hệ của hai tham số này được gọi là con số (FOM). Các giá trị tiêu biểu, các thông số SNR và FOM được Photonis sử dụng để tạo sự thay đổi cho các thế hệ ống khuếch đại ánh sáng, nó được được thể hiện như sau:
 
Mã các thế hệ Độ phân giải (lp/mm) SNR FOM
Gen II plus 36 13 468
Super Gen 51 21 1071
XD4 64 23 1472
XR5 72 28 2016
                          Bảng 1: Cách phân chia thế hệ Ống khuếch đại ánh sáng của Photonis
            Việc phân chia các ống khuếch đại ánh sáng  thành nhiều thế hệ được trình bày như trên là lựa chọn của nhà sản xuất Photonis. Tuy nhiên, để phân loại các ống trên cơ sở của hai yếu tố quan trọng là độ phân giải và SNR vẫn là phổ biến.
             Các hướng dẫn phân loại của Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ về xuất khẩu ống khuếch đại ánh sáng hiện nay dựa trên các giá trị FOM. Các tác giả của EU sẽ đồng ý theo Hoa Kỳ và các cách chia cũ chủ yếu dựa trên độ nhạy sáng của photocathode sẽ được hủy bỏ. Một lợi thế lớn của tiêu chí FOM là có thể được đo mà không gây bất kỳ thiệt hại nào đối với ống khuếch đại ánh sáng (trong trường hợp khi đo độ nhạy sáng có thể phá hủy các ống khuếch đại ánh sáng).
            Tiếp theo, Hoa Kỳ đã tạo ra sự phân chia các ống khuếch đại ánh sáng thành thế hệ dựa trên công nghệ sản xuất. Theo lý thuyết, các thế hệ ống cao hơn thì sẽ tốt hơn các ống thế hệ thấp hơn. Do đó, chỉ số FOM đã được các nhà sản xuất Hoa Kỳ sử dụng để quảng cáo các ống Gen 3 do Hoa Kỳ sản xuất để cạnh tranh với các ống Gen 2+ được sản xuất gần như độc quyền bởi các nhà sản xuất khác. Tuy nhiên, không có căn cứ chính xác nào về mối quan hệ giữa thế hệ và hiệu suất ống. Do đó ngay cả ở Hoa Kỳ, các đơn hàng lớn với các  đối tác mua hàng lớn (như Omnibus) được quân đội Hoa Kỳ thực hiện tiêu chuẩn hóa không dựa trên các thông số sản xuất trên mà dựa trên các thông số hiệu suất như độ phân giải và SNR. Vì vậy ngày nay, các ống được sản xuất bởi các nhà sản xuất Hoa Kỳ thường được chia thành các thế hệ theo mẫu Omnibus như trên (Omnibus VII). Yêu cầu kỹ thuật đối với ống khuếch đại ánh sáng MX 10160 được mua trong các chương trình Omnibus được trình bày trong Bảng 2. Như chúng ta thấy trong bảng này, hiệu suất của các ống thuộc cùng họ MX 10160 được dùng trong chương trình Omnibus rất khác nhau. 
Loại OMNI I II III IV V VI VII
Phân giải 36 45 51 64 64 65 64
S/N 16.2 16.2 19 21 21 25 28
FOM 583 729 969 1344 1344 1600 1792
Độ nhạy photocathode
μA/lm@2856 K
1000 1000 1350 1800 1800 2000 2200
Hệ số khuếch đại (fl/fc) 20000÷ 35000 40000÷ 70000 40000÷ 70000 40000÷ 70000 40000÷ 70000 50000÷ 80000 50000÷ 80000
MTF@2.5 lp/mm 0.83 0.83 0.9 0.92 0.92 0.92 0.92
MTF@7.5 lp/mm 0.58 0.6 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8
MTF@15 lp/mm 0.28 0.38 0.45 0.61 0.61 0.61 0.61
MTF@25 lp/mm 0.08 0.18 0.2 0.38 0.38 0.38 0.38
Halo (mm) 1.47 1.47 1.47 1.25 1.25 0.9 0.7
Loại màn ảnh P-20 P-20 P-20/
P-43
P-43 P-43 P-43 P-43
Năm 1982 1985 1990 1996 1999 2002 2006
Bảng 2.Yêu cầu đối với ống khuếch đại ánh sáng loại MX 10160 trong các chương trình Omnibus.
            Gần đây đã có báo cáo về các hợp đồng trong chương trình Omnibus mới (OMNI VIII). Tuy nhiên, chi tiết kỹ thuật của OMNI VIII không được tiết lộ và sẽ không được thảo luận ở đây.
             Tóm lại, hiệu suất ống không liên quan quá nhiều thế hệ ống. Có khi Gen2+ tốt hơn Gen 3, hoặc thậm chí ở thế hệ thấp hơn khác cũng tốt hơn Gen 3+  và có thể nhưng tình huống ngược lại cũng có thể xảy ra. Tất cả các nhà sản xuất ống đều khẳng định ưu điểm của ống của mình nhưng thường không nói về nhược điểm.
              Có ba công nghệ đang cạnh tranh trong các loại ống khuếch đại ánh sáng cho các ứng dụng quân sự: ống Gen 2+ cải tiến (loại XR5 hoặc tương đương), ống màng mỏng Gen 3, ống không màng Gen 3. Như chúng ta thấy trong Bảng 3, mỗi công nghệ này đều có điểm mạnh và điểm yếu.
Thông số Gen2+ Gen 3 màng mỏng Gen 3 không màng
Độ phân giải 81 lp/mm 64 lp/mm 64 lp/mm
SNR 26 28 30
Tuổi thọ 15000 giờ 15000 giờ 10000 giờ
Ưu điểm Độ nhạy siêu cao Độ nhạy cao, SNR cao, thời gian sử dụng cao SNR siêu tốt
Nhược điểm SNR trung bình   Tuổi thọ ngắn.
                           Bảng 3. So sánh ba công nghệ cạnh tranh của các thế hệ hiện nay.
* Chú ý:Các giá trị được trình bày trong bảng là các tham số của các ống tốt nhất. Giá trị thực tế thường thấp hơn.
             Như đã đề cập, đánh giá các ống khuếch đại sử dụng tiêu chí FOM ngày càng trở nên phổ biến bởi vì FOM liên quan trực tiếp đến hiệu suất ống. Tuy nhiên, không nên quá tin các tham số này. Hạn chế của tiêu chí FOM là độ chính xác thấp vì nó phụ thuộc vào cả độ phân giải và SNR.
              Độ chính xác thấp của phép đo độ phân giải gây ra bởi một số yếu tố: là sự khác biệt lớn giữa mô hình độ phân giải USAF 1951 và mô hình dùng để đo độ phân giải hiện đại (13%). Các lỗi chủ quan của con người và sự ảnh hưởng của các hệ thống chiếu và quan sát. Báo cáo bởi một nhà sản xuất ống khuếch đại ánh sáng có uy tín cho rằng, lỗi đo độ phân giải thường lớn hơn 10 lp/mm.
               Lỗi đo của SNR thường lớn hơn do những sai số của các thiết bị đo ánh sáng được sử dụng cho quy trình đo và sự khác biệt nhỏ giữa các quy trình đo được sử dụng bởi các nhà sản xuất khác nhau. Các thiết bị đo (đo độ chói / đo cường độ ánh sáng) là cần thiết cho phép đo SNR, đúng theo các tiêu chuẩn MIL công nhận. Vì những lý do này, sự khác biệt giá trị FOM của hai công ty thử nghiệm chênh lệch trong mức 20% vẫn được chấp nhận. Tóm lại, giá trị FOM được trình bày bằng nhiều cách khác nhau và được đo lường bởi các công ty khác nhau, sử dụng các thiết bị khác nhau nên cần thận trọng khi tìm hiểu. Mặc dù có giới hạn, nhưng tiêu chí FOM này vẫn được coi là phương pháp tốt để mô tả hiệu suất ống khuếch đại ánh sáng của thế hệ khác nhau.


Nguồn Internet
                  Lược dịch: Lê Trung Kiên