इमेज इंटेंसिफायर: Difference between revisions
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एक इमेज इंटेन्सिफायर या इमेज इंटेन्सिफायर ट्यूब एक ऑप्टिकल सिस्टम में उपलब्ध प्रकाश की तीव्रता को बढ़ाने के लिए एक वैक्यूम ट्यूब डिवाइस है, जो कम रोशनी की स्थिति में उपयोग की अनुमति देता है, जैसे कि रात में, कम रोशनी वाली प्रक्रियाओं जैसे प्रतिदीप्ति की दृश्य इमेजिंग की सुविधा के लिए एक्स-रे या गामा किरणों (एक्स-रे इमेज इंटेंसिफायर) में सामग्री की प्रतिदीप्ति, या गैर-दृश्यमान प्रकाश स्रोतों, जैसे निकट-अवरक्त या लघु तरंग अवरक्त को दृश्यमान में परिवर्तित करने के लिए होता है। वे प्रकाश के फोटॉनों को इलेक्ट्रॉनों में परिवर्तित करके, इलेक्ट्रॉनों को प्रवर्धित करके (प्रायः एक माइक्रोचैनल प्लेट के साथ) संचालित करते हैं, और फिर प्रवर्धित इलेक्ट्रॉनों को देखने के लिए वापस फोटॉनों में परिवर्तित करते हैं। इनका उपयोग रात्रि-दृष्टि चश्मों जैसे उपकरणों में किया जाता है।
परिचय
इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब (आईआईटी) ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस हैं जो कई उपकरणों, जैसे नाइट विजन डिवाइस और मेडिकल इमेजिंग डिवाइस को कार्य करने की अनुमति देते हैं। वे विभिन्न तरंग दैर्ध्य से प्रकाश को एक ही तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश की दृश्यमान मात्रा में परिवर्तित करते हैं।
ऑपरेशन
इमेज इंटेन्सिफायर निम्न स्तर के प्रकाश फोटॉनों को इलेक्ट्रॉनों में परिवर्तित करते हैं, उन इलेक्ट्रॉनों को प्रवर्धित करते हैं, और फिर इलेक्ट्रॉनों को वापस प्रकाश के फोटॉनों में परिवर्तित करते हैं। कम-प्रकाश स्रोत से फोटॉन एक ऑब्जेक्टिव लेंस में प्रवेश करते हैं जो एक इमेज को एक प्रकाशिक कैथोड में केंद्रित करता है। जैसे ही आने वाले फोटॉन इससे टकराते हैं, प्रकाशिक कैथोड प्रकाश विद्युत प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है। इलेक्ट्रॉनों को उच्च-वोल्टेज क्षमता के माध्यम से एक माइक्रोचैनल प्लेट (एमसीपी) में त्वरित किया जाता है। प्रत्येक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन जो एमसीपी पर प्रहार करता है, द्वितीयक कैस्केड उत्सर्जन नामक प्रक्रिया में एमसीपी से कई इलेक्ट्रॉनों की रिहाई का कारण बनता है। एमसीपी हजारों छोटे प्रवाहकीय चैनलों से बनी होती है, जो अधिक इलेक्ट्रॉन टकराव को प्रोत्साहित करने के लिए सामान्य से दूर एक कोण पर झुकी होती है और इस प्रकार एक नियंत्रित इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन में द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन में वृद्धि होती है।
प्लेटों के बीच उच्च-वोल्टेज अंतर के कारण सभी इलेक्ट्रॉन एक सीधी रेखा में चलते हैं, जो कोलिमेशन को संरक्षित करता है, और जहां एक या दो इलेक्ट्रॉन प्रवेश करते हैं, वहां हजारों निकल सकते हैं। एक अलग (निचला) आवेश अंतर एमसीपी से द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को तब तक गति देता है जब तक कि वे तीव्रता के दूसरे छोर पर एक फॉस्फोर स्क्रीन से नहीं टकराते, जो प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के लिए एक फोटॉन जारी करता है। फॉस्फोर स्क्रीन पर इमेज एक ऐपिस लेंस द्वारा केंद्रित होती है। प्रवर्धन माइक्रोचैनल प्लेट चरण में इसके द्वितीयक कैस्केड उत्सर्जन के माध्यम से होता है। फॉस्फोर प्रायः हरा होता है क्योंकि मानव आंख अन्य रंगों की तुलना में हरे रंग के प्रति अधिक संवेदनशील होती है और क्योंकि ऐतिहासिक रूप से फॉस्फोर स्क्रीन का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली मूल सामग्री हरी रोशनी उत्पन्न करती है (इसलिए इमेज इंटेंसिफायर उपकरणों के लिए सैनिकों का उपनाम 'ग्रीन टीवी' है)।
इतिहास
इमेज इंटेन्सिफायर ट्यूबों का विकास 20वीं शताब्दी के दौरान शुरू हुआ, स्थापना के बाद से ही इसका निरंतर विकास हो रहा है।
अग्रणी कार्य
एक इमेज ट्यूब का विचार सबसे पहले 1928 में नीदरलैंड्स [1] में जी. होल्स्ट और एच. डी बोअर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, लेकिन एक बनाने के प्रारंभिक प्रयास सफल नहीं हुए थे। यह तब तक था जब तक 1934 में फिलिप्स के लिए काम करते हुए होल्स्ट ने पहली सफल अवरक्त कनवर्टर ट्यूब बनाई थी। इस ट्यूब में एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन के निकट एक फोटोकैथोड सम्मिलित था। एक साधारण लेंस का उपयोग करके, एक इमेज को फोटोकैथोड पर केंद्रित किया गया था और पूरे ट्यूब में कई हजार वोल्ट का संभावित अंतर बनाए रखा गया था, जिससे फोटॉन द्वारा फोटोकैथोड से अलग किए गए इलेक्ट्रॉनों ने फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर प्रहार किया था। इसके कारण स्क्रीन पर फ़ोकस की गई वस्तु की इमेज के साथ स्क्रीन चमक उठी, हालाँकि इमेज उलटी नहीं थी। इस इमेज कनवर्टर प्रकार ट्यूब के साथ, पहली बार वास्तविक समय में अवरक्त प्रकाश को देखना संभव हुआ।
जनरेशन 0: प्रारंभिक इन्फ्रारेड इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इमेज कन्वर्टर्स
1930 के दशक और 1930 के मध्य के दौरान अमेरिका में भी विकास जारी रहा, पहला इन्वर्टिंग इमेज इंटेन्सिफायर आरसीए में विकसित किया गया था। इस ट्यूब ने एक गोलाकार कैथोड से एक इमेज को गोलाकार स्क्रीन पर फोकस करने के लिए एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इन्वर्टर का उपयोग किया। (गोले का चुनाव ऑफ-अक्षीय विपथन को कम करने के लिए था।) इस तकनीक के बाद के विकास ने सीधे पहली पीढ़ी के 0 इमेज इंटेंसिफायर का निर्माण हुआ, जिसका उपयोग द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सेना द्वारा शूटिंग और व्यक्तिगत रात्रि दृष्टि दोनों के लिए अवरक्त प्रकाश के साथ रात में दृष्टि की अनुमति देने के लिए किया गया था। पहला सैन्य रात्रि दृष्टि उपकरण 1939 में जर्मन सेना द्वारा प्रस्तुत किया गया था[citation needed] जिसे 1935 से विकसित किया गया। द्वितीय विश्व युद्ध में दोनों पक्षों द्वारा इन तकनीकों पर आधारित प्रारंभिक रात्रि दृष्टि उपकरणों का उपयोग किया गया था।
बाद की तकनीकियों के विपरीत, प्रारंभिक पीढ़ी 0 रात्रि दृष्टि उपकरण उपलब्ध परिवेश प्रकाश को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने में असमर्थ थे और इसलिए, उपयोगी होने के लिए, अवरक्त स्रोत की आवश्यकता थी। इन उपकरणों में 1930 में खोजे गए एक S1 फोटोकैथोड या "सिल्वर-ऑक्सीजन-सीज़ियम" फोटोकैथोड का उपयोग किया गया था, जिसकी संवेदनशीलता लगभग 60 μA/lm (माइक्रोएम्पीयर प्रति लुमेन) थी और पराबैंगनी क्षेत्र में लगभग 1% की क्वांटम दक्षता और अवरक्त क्षेत्र लगभग 0.5% थी। ध्यान दें, S1 फोटोकैथोड में इन्फ्रारेड और पराबैंगनी स्पेक्ट्रम दोनों में संवेदनशीलता शिखर पर थे और 950 एनएम से अधिक संवेदनशीलता के साथ एकमात्र फोटोकैथोड सामग्री थी जिसका उपयोग 950 एनएम से ऊपर अवरक्त प्रकाश को देखने के लिए किया जा सकता था।
सोलर ब्लाइंड कन्वर्टर्स
सोलर ब्लाइंड फोटोकैथोड प्रत्यक्ष सैन्य उपयोग के नहीं थे और "पीढ़ियों" द्वारा कवर नहीं किए गए हैं। 1953 में टाफ्ट और एपकर [2] द्वारा खोजे गए, वे मूल रूप से सीज़ियम टेलुराइड से बने थे। "सोलर ब्लाइंड" प्रकार के फोटोकैथोड की विशेषता पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में 280 एनएम से नीचे की प्रतिक्रिया है, जो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से कम है जिससे वातावरण सूर्य से होकर गुजरता है।
पीढ़ी 1: महत्वपूर्ण प्रवर्धन
अधिक प्रभावी फोटोकैथोड सामग्री की खोज के साथ, जो संवेदनशीलता और क्वांटम दक्षता दोनों में वृद्धि हुई, जनरेशन 0 उपकरणों पर महत्वपूर्ण स्तर हासिल करना संभव हो गया। 1936 में, गोरलिच द्वारा एस-11 कैथोड (सीज़ियम-सुरमा ) की खोज की गई, जिसने लगभग 20% की क्वांटम दक्षता के साथ लगभग 80 μA/lm की संवेदनशीलता प्रदान की; इसमें केवल लगभग 650 nm के थ्रेसहोल्ड वेवलेंथ के साथ दृश्य क्षेत्र में संवेदनशीलता सम्मिलित थी।
यह तब तक नहीं था जब तक कि ए.एच. सोमर और उसके बाद के मल्टीआल्कली फोटोकैथोड (सोडियम-पोटैशियम -एंटीमनी-सेसियम) S20 फोटोकैथोड द्वारा खोजे गए बायोकाली एंटीमोनाइड फोटोकैथोड (पोटेशियम-सीज़ियम-एंटीमनी और सोडियम-पोटेशियम-एंटीमनी) का विकास दुर्घटना से 1956 में नहीं हुआ था। कि ट्यूबों में सैन्य रूप से उपयोगी होने के लिए उपयुक्त इन्फ्रारेड संवेदनशीलता और दृश्यमान स्पेक्ट्रम प्रवर्धन दोनों थे। S20 फोटोकैथोड की संवेदनशीलता लगभग 150 से 200 μA/lm है। अतिरिक्त संवेदनशीलता ने इन ट्यूबों को सीमित प्रकाश के साथ प्रयोग करने योग्य बना दिया, जैसे कि चांदनी, जबकि अभी भी निम्न-स्तरीय इन्फ्रारेड रोशनी के उपयोग के लिए उपयुक्त है।
कैस्केड (निष्क्रिय) इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब
यद्यपि मूल रूप से द्वितीय विश्व युद्ध में जर्मनों द्वारा प्रयोग किया गया था, यह 1950 के दशक तक नहीं था कि अमेरिका ने एक ट्यूब के इनपुट के लिए एक इनवर्टिंग ट्यूब के आउटपुट को जोड़कर, एक कैस्केड में कई ट्यूबों का उपयोग करके शुरुआती प्रयोग करना शुरू किया, जिससे अनुमति मिली देखी जा रही वस्तु प्रकाश का बढ़ा हुआ प्रवर्धन। इन प्रयोगों ने अपेक्षा से कहीं बेहतर काम किया और इन ट्यूबों के आधार पर नाइट विजन डिवाइस बेहोश स्टारलाईट लेने और प्रयोग करने योग्य इमेज बनाने में सक्षम थे। हालांकि, इन ट्यूबों का आकार, 17 इंच (43 सेमी) लंबा और 3.5 इंच (8.9 सेमी) व्यास, सैन्य उपयोग के लिए उपयुक्त होने के लिए बहुत बड़ा था। कैस्केड ट्यूब के रूप में जाना जाता है, उन्होंने पहले सही मायने में निष्क्रिय नाइट विजन स्कोप बनाने की क्षमता प्रदान की। 1960 के दशक में फाइबर ऑप्टिक बंडलों के आगमन के साथ, छोटे ट्यूबों को एक साथ जोड़ना संभव हो गया, जिसने 1964 में पहली वास्तविक नाइट विजन डिवाइस #जनरेशन 1 (जेन I) को विकसित करने की अनुमति दी। इनमें से कई ट्यूबों का उपयोग AN/PVS-2 राइफल स्कोप, जिसका वियतनाम में उपयोग देखा गया।
20वीं शताब्दी के मध्य में खोजे गए कैस्केड ट्यूब के एक विकल्प में ऑप्टिकल प्रतिक्रिया सम्मिलित है, जिसमें ट्यूब के आउटपुट को इनपुट में वापस फीड किया जाता है। इस योजना का उपयोग राइफल स्कोप में नहीं किया गया है, लेकिन इसे प्रयोगशाला अनुप्रयोगों में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है जहां बड़ी इमेज इंटेन्सिफायर असेंबली स्वीकार्य हैं।[1]
जनरेशन 2: माइक्रो-चैनल प्लेट
दूसरी पीढ़ी के इमेज इंटेन्सिफायर उसी मल्टीअलकली फोटोकैथोड का उपयोग करते हैं जो पहली पीढ़ी के ट्यूबों में उपयोग किया जाता है, हालांकि समान सामग्रियों की मोटी परतों का उपयोग करके, S25 फोटोकैथोड विकसित किया गया था, जो विस्तारित लाल प्रतिक्रिया और कम नीली प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जिससे यह सैन्य अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो जाता है। इसमें लगभग 230 μA/lm की विशिष्ट संवेदनशीलता है और S20 फोटोकैथोड सामग्री की तुलना में उच्च क्वांटम दक्षता है। बाद के संस्करणों में सीज़ियम से सीज़ियम ऑक्साइड के रिडॉक्स ने तीसरी पीढ़ी के फोटोकैथोड के समान संवेदनशीलता में सुधार किया। उसी तकनीक ने फाइबर ऑप्टिक बंडलों का उत्पादन किया जिसने कैस्केड ट्यूबों के निर्माण की अनुमति दी, निर्माण में मामूली बदलाव के साथ, माइक्रोचैनल प्लेट डिटेक्टर का उत्पादन। माइक्रो-चैनल प्लेट्स, या एमसीपी। माइक्रो-चैनल प्लेट एक पतली कांच की वेफर होती है जिसके दोनों ओर निक्रोम इलेक्ट्रोड होता है जिसके आर-पार 1,000 वोल्ट तक का बड़ा संभावित अंतर लगाया जाता है।
वेफर कई हजारों व्यक्तिगत खोखले ग्लास फाइबर से निर्मित होता है, जो ट्यूब के अक्ष पर पूर्वाग्रह कोण पर संरेखित होता है। माइक्रो-चैनल प्लेट फोटोकैथोड और स्क्रीन के बीच फिट होती है। इलेक्ट्रॉन जो माइक्रो-चैनल के किनारे पर प्रहार करते हैं, जब वे इसके माध्यम से गुजरते हैं, माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करते हैं, जो बदले में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करते हैं, क्योंकि वे भी दीवारों पर प्रहार करते हैं, सिग्नल को बढ़ाते हैं। निकटता केंद्रित ट्यूब के साथ MCP का उपयोग करके, एक MCP परत के साथ 30,000 गुना तक का प्रवर्धन संभव था। MCP की परतों की संख्या बढ़ाकर, 1,000,000 गुना से अधिक का अतिरिक्त प्रवर्धन प्राप्त किया जा सकता है।
जनरेशन 2 उपकरणों का उलटा दो अलग-अलग तरीकों में से एक के माध्यम से प्राप्त किया गया था। इन्वर्टर ट्यूब इलेक्ट्रोस्टैटिक उलटा का उपयोग करता है, ठीक उसी तरह जैसे पहली पीढ़ी के ट्यूबों ने एमसीपी के साथ किया था। निकटता केंद्रित दूसरी पीढ़ी के ट्यूबों को 180 डिग्री मोड़ के साथ फाइबर बंडल का उपयोग करके उलटा भी किया जा सकता है।
पीढ़ी 3: उच्च संवेदनशीलता और बेहतर आवृत्ति प्रतिक्रिया
जबकि ट्यूबों की तीसरी पीढ़ी मौलिक रूप से दूसरी पीढ़ी के समान थी, उनमें दो महत्वपूर्ण अंतर थे। सबसे पहले, उन्होंने एक गैलियम (III) आर्सेनाइड—सीज़ियम एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड फोटोकैथोड का उपयोग किया, जो दूसरी पीढ़ी के फोटोकैथोड की तुलना में 800 एनएम-900 एनएम रेंज में अधिक संवेदनशील है। दूसरे, फोटोकैथोड नकारात्मक इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (एनईए) को प्रदर्शित करता है, जो फोटोइलेक्ट्रॉन प्रदान करता है जो ठोस पदार्थों के चालन बैंड सिद्धांत के लिए उत्साहित होते हैं, वैक्यूम बैंड के लिए एक मुफ्त सवारी के रूप में फोटोकैथोड के किनारे पर सीज़ियम ऑक्साइड परत ठोस पदार्थों के पर्याप्त बैंड सिद्धांत का कारण बनती है- झुकना। यह फोटोकैथोड को फोटोन से फोटोइलेक्ट्रॉन बनाने में बहुत कुशल बनाता है। हालांकि, तीसरी पीढ़ी के फोटोकैथोड की दुखती रग यह है कि वे सकारात्मक आयन विषाक्तता से गंभीर रूप से खराब हो जाते हैं। ट्यूब में उच्च इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के तनाव और माइक्रोचैनल प्लेट के संचालन के कारण, इसने फोटोकैथोड की विफलता को एक छोटी अवधि के भीतर - फोटोकैथोड संवेदनशीलता को Gen2 स्तरों से नीचे गिराए जाने से 100 घंटे पहले ही विफल कर दिया। एमसीपी द्वारा उत्पादित सकारात्मक आयनों और गैसों से फोटोकैथोड की रक्षा के लिए, उन्होंने एमसीपी से जुड़ी sintered अल्यूमिनियम ऑक्साइड की एक पतली फिल्म प्रस्तुत की। इस फोटोकैथोड की उच्च संवेदनशीलता, 900 μA/lm से अधिक, अधिक प्रभावी कम प्रकाश प्रतिक्रिया की अनुमति देती है, हालांकि यह पतली फिल्म द्वारा ऑफसेट किया गया था, जो प्रायः 50% इलेक्ट्रॉनों को अवरुद्ध करता था।
सुपर दूसरी पीढ़ी
हालांकि अमेरिकी पीढ़ी की श्रेणियों के तहत औपचारिक रूप से मान्यता प्राप्त नहीं है, सुपर सेकेंड जेनरेशन या सुपरजेन को 1989 में जैक्स डुप्यू और गेराल्ड वोल्ज़ाक द्वारा विकसित किया गया था। इस तकनीक ने त्रि-क्षार फोटोकैथोड्स को उनकी संवेदनशीलता से दोगुना से अधिक सुधार दिया जबकि शोर के स्तर को कम करते हुए खुले क्षेत्र के अनुपात को 70% तक बढ़ाकर माइक्रोचैनल प्लेट में भी सुधार किया। इसने दूसरी पीढ़ी के ट्यूबों की अनुमति दी, जो निर्माण के लिए अधिक किफायती हैं, तीसरी पीढ़ी की इमेज गहनता ट्यूबों के तुलनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए। 700 यूए/एलएम तक पहुंचने वाले फोटोकैथोड्स की संवेदनशीलता और 950 एनएम तक विस्तारित आवृत्ति प्रतिक्रिया के साथ, इस तकनीक को यू.एस. के बाहर विकसित किया जाना जारी रहा, विशेष रूप से फोटोनिस द्वारा और अब अधिकांश गैर-यूएस निर्मित हाई-एंड नाइट विजन उपकरणों का आधार बनता है।
पीढ़ी 4
1998 में, अमेरिकी कंपनी लिटन ने फिल्म रहित इमेज ट्यूब विकसित की। इन ट्यूबों को मूल रूप से ओमनी वी अनुबंध के लिए बनाया गया था और इसके परिणामस्वरूप अमेरिकी सेना द्वारा महत्वपूर्ण रुचि दिखाई गई थी। हालांकि, परीक्षण के दौरान ट्यूबों को नाजुकता से बहुत नुकसान हुआ और 2002 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका सेना संचार-इलेक्ट्रॉनिक्स अनुसंधान, विकास और इंजीनियरिंग केंद्र ने फिल्म रहित ट्यूबों के लिए चौथी पीढ़ी के पदनाम को रद्द कर दिया, उस समय वे जनरल III फिल्मलेस के रूप में जाने जाते थे। इन ट्यूबों का अभी भी विशेषज्ञ उपयोगों के लिए उत्पादन किया जाता है, जैसे विमानन और विशेष संचालन; हालाँकि, उनका उपयोग हथियार पर चढ़ने वाले उद्देश्यों के लिए नहीं किया जाता है। आयन-विषाक्तता की समस्याओं को दूर करने के लिए, उन्होंने MCP (एक वेफर ट्यूब में सकारात्मक आयनों का प्राथमिक स्रोत) के निर्माण के दौरान स्क्रबिंग तकनीकों में सुधार किया और ऑटोगेटिंग को लागू किया, जिससे पता चला कि ऑटोगेटिंग की पर्याप्त अवधि के कारण फोटोकैथोड से सकारात्मक आयनों को बाहर निकाल दिया जाएगा। इससे पहले कि वे फोटोकैथोड विषाक्तता पैदा कर सकें।
जनरेशन III फिल्मलेस तकनीक आज भी उत्पादन और उपयोग में है, लेकिन आधिकारिक तौर पर, इमेज इंटेंसिफायर की कोई जेनरेशन 4 नहीं है।
पीढ़ी 3 पतली फिल्म
जेनरेशन 3 ओमनी VII और जेनरेशन 3+ के रूप में भी जाना जाता है, जेनरेशन IV तकनीक के साथ अनुभव किए गए मुद्दों के बाद, थिन फिल्म तकनीक वर्तमान इमेज इंटेंसिफायर तकनीक के लिए मानक बन गई। थिन फिल्म इमेज इंटेंसिफायर में, फिल्म की मोटाई लगभग 30 एंगस्ट्रॉम (मानक) से लगभग 10 एंगस्ट्रॉम तक कम हो जाती है और फोटोकैथोड वोल्टेज कम हो जाता है। यह एक फिल्माए गए ट्यूब के लाभ प्रदान करते हुए, तीसरी पीढ़ी के ट्यूबों की तुलना में कम इलेक्ट्रॉनों को रोकता है।
जनरेशन 3 थिन फिल्म तकनीक वर्तमान में अमेरिकी सेना द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इमेज इंटेंसिफायर के लिए मानक है।
4जी
2014 में, डच इमेज ट्यूब निर्माता PHOTONIS ने पहला वैश्विक, खुला, प्रदर्शन विनिर्देश जारी किया; 4जी। विनिर्देश की चार मुख्य आवश्यकताएँ थीं जिन्हें एक इमेज इंटेन्सिफायर ट्यूब को पूरा करना होगा।
- वर्णक्रमीय संवेदनशीलता 400 एनएम से नीचे 1000 एनएम से ऊपर
- FOM1800 का न्यूनतम फिगर ऑफ मेरिट
- उच्च प्रकाश संकल्प 57 एलपी / मिमी से अधिक
- 0.7 मिमी से कम का हेलो आकार
शब्दावली
इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब के लिए कई सामान्य शब्दों का इस्तेमाल किया जाता है।
गेटिंग
इलेक्ट्रॉनिक गेटिंग (या 'गेटिंग') एक ऐसा साधन है जिसके द्वारा एक इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब को नियंत्रित तरीके से चालू और बंद किया जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से गेटेड इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब एक कैमरा शटर की तरह काम करती है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक गेट सक्षम होने पर इमेजयों को गुजरने की अनुमति मिलती है। गेटिंग अवधि बहुत कम हो सकती है (नैनोसेकंड या पिकोसेकंड)। यह गेटेड इमेज इंटेन्सिफायर ट्यूबों को अनुसंधान वातावरण में उपयोग के लिए आदर्श उम्मीदवार बनाता है जहां बहुत कम अवधि की घटनाओं को फोटोग्राफ किया जाना चाहिए। एक उदाहरण के रूप में, अधिक कुशल दहन कक्षों को डिजाइन करने में इंजीनियरों की सहायता के लिए, गेटेड इमेजिंग ट्यूबों का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में जलती हुई ईंधन की तरंग जैसी बहुत तेज घटनाओं को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया है।
अक्सर गेटिंग का उपयोग इमेजिंग ट्यूबों को उन घटनाओं के लिए सिंक्रनाइज़ करने के लिए किया जाता है जिनकी शुरुआत को नियंत्रित या अनुमानित नहीं किया जा सकता है। ऐसे उदाहरण में, गेटिंग ऑपरेशन को 'गेटिंग इलेक्ट्रॉनिक्स' का उपयोग करके किसी इवेंट की शुरुआत के साथ सिंक्रोनाइज़ किया जा सकता है, उदा। उच्च गति डिजिटल देरी जनरेटर। गेटिंग इलेक्ट्रॉनिक्स एक उपयोगकर्ता को यह निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है कि किसी घटना की शुरुआत के सापेक्ष ट्यूब कब चालू और बंद होगी।
गेटेड इमेजिंग ट्यूबों के उपयोग के कई उदाहरण हैं। बहुत उच्च गति के संयोजन के कारण जिस पर एक गेटेड ट्यूब संचालित हो सकती है और उनकी प्रकाश प्रवर्धन क्षमता, गेटेड ट्यूब प्रकाश की किरण के विशिष्ट भागों को रिकॉर्ड कर सकते हैं। लक्ष्य से परावर्तित प्रकाश के केवल उस हिस्से को कैप्चर करना संभव है, जब गेटिंग मापदंडों को नियंत्रित करके प्रकाश की एक स्पंदित किरण को लक्ष्य पर फैंक दिया जाता है। Gated-pulsed-Active Night Vision (GPANV) डिवाइस इस तकनीक का उपयोग करने वाले एप्लिकेशन का एक और उदाहरण है। GPANV उपकरण उपयोगकर्ता को रुचि की वस्तुओं को देखने की अनुमति दे सकते हैं जो वनस्पति, पत्ते और/या धुंध के पीछे छिपी हुई हैं। ये उपकरण गहरे पानी में वस्तुओं का पता लगाने के लिए भी उपयोगी होते हैं, जहां एक निरंतर प्रकाश स्रोत से पास के कणों के प्रकाश का प्रतिबिंब, जैसे कि एक उच्च चमक पानी के नीचे की फ्लडलाइट, अन्यथा इमेज को अस्पष्ट कर देगी।
एटीजी (ऑटो-गेटिंग)
ऑटो-गेटिंग 2006 के बाद सैन्य उद्देश्यों के लिए निर्मित कई इमेज इंटेंसिफायर ट्यूबों में पाई जाने वाली एक विशेषता है, हालांकि यह कुछ समय के लिए है। ऑटोगेटेड ट्यूब इमेज इंटेन्सिफायर को अंदर ही अंदर गेट कर देते हैं ताकि माइक्रोचैनल प्लेट में जाने वाले प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित किया जा सके। गेटिंग उच्च आवृत्ति पर होता है और माइक्रोचैनल प्लेट से एक निरंतर चालू ड्रॉ बनाए रखने के लिए कर्तव्य चक्र को अलग-अलग करके, ट्यूब को नुकसान पहुंचाए बिना या समय से पहले विफलता के लिए दिन के उजाले जैसी उज्ज्वल स्थितियों के दौरान ट्यूब को संचालित करना संभव है। इमेज इंटेन्सिफायर का ऑटो-गेटिंग सैन्य रूप से मूल्यवान है क्योंकि इसने गोधूलि के घंटों के दौरान बढ़ी हुई दृष्टि प्रदान करते हुए विस्तारित परिचालन घंटों की अनुमति दी, जबकि उन सैनिकों के लिए बेहतर सहायता प्रदान की गई जो तेजी से बदलती रोशनी की स्थिति का सामना करते हैं, जैसे कि एक इमारत पर प्रहार करने वाले।
संवेदनशीलता
एक इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब की संवेदनशीलता microamper प्रति लुमेन (यूनिट) (μA/lm) में मापी जाती है। यह परिभाषित करता है कि फोटोकैथोड पर गिरने वाले प्रकाश की प्रति मात्रा में कितने इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं। यह माप एक विशिष्ट रंग तापमान पर किया जाना चाहिए, जैसे कि 2854 K के रंग तापमान पर। रंग तापमान जिस पर यह परीक्षण किया जाता है, निर्माताओं के बीच थोड़ा भिन्न होता है। विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर अतिरिक्त माप भी प्रायः निर्दिष्ट किए जाते हैं, विशेष रूप से Gen2 उपकरणों के लिए, जैसे 800 नैनोमीटर और 850 एनएम (इन्फ्रारेड)।
प्रायः, मूल्य जितना अधिक होता है, ट्यूब प्रकाश के प्रति उतनी ही संवेदनशील होती है।
संकल्प
अधिक सटीक रूप से सीमित रिज़ॉल्यूशन के रूप में जाना जाता है, ट्यूब रिज़ॉल्यूशन को लाइन जोड़े प्रति मिलीमीटर या एलपी / मिमी में मापा जाता है। यह एक माप है कि स्क्रीन क्षेत्र के एक मिलीमीटर के भीतर अलग-अलग तीव्रता (प्रकाश से अंधेरे) की कितनी रेखाओं को हल किया जा सकता है। हालाँकि सीमित संकल्प ही मॉड्यूलेशन ट्रांसफर फ़ंक्शन का एक उपाय है। अधिकांश ट्यूबों के लिए, सीमित संकल्प को उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर मॉड्यूलेशन ट्रांसफर फ़ंक्शन तीन प्रतिशत या उससे कम हो जाता है। मूल्य जितना अधिक होगा, ट्यूब का रिज़ॉल्यूशन उतना ही अधिक होगा।
हालाँकि, एक महत्वपूर्ण विचार यह है कि यह मिलीमीटर में भौतिक स्क्रीन आकार पर आधारित है और स्क्रीन आकार के समानुपाती नहीं है। जैसे, लगभग 64 एलपी/मिमी के रिज़ॉल्यूशन वाली 18 मिमी की ट्यूब का समग्र रिज़ॉल्यूशन 72 एलपी/मिमी रिज़ॉल्यूशन वाली 8 मिमी ट्यूब की तुलना में अधिक होता है। रिज़ॉल्यूशन प्रायः केंद्र में और स्क्रीन के किनारे पर मापा जाता है और ट्यूब अक्सर दोनों के लिए आंकड़े के साथ आते हैं। मिलिट्री स्पेसिफिकेशंस या milspec ट्यूब केवल > 64 एलपी/मिमी या 64 लाइन जोड़े/मिलीमीटर से अधिक जैसे मानदंड के साथ आते हैं।
लाभ
एक ट्यूब का लाभ आम तौर पर दो इकाइयों में से एक का उपयोग करके मापा जाता है। सबसे आम (एसआई) इकाई सीडी·एम है−2·lx-1, यानी कैंडेलस प्रति मीटर वर्ग प्रति लूक्रस । पुराना सम्मेलन Fl/Fc (पैर-Lambert प्रति [[पैर मोमबत्ती]]) है। यह तुलनात्मक लाभ माप के साथ समस्याएँ पैदा करता है क्योंकि दोनों में से कोई भी शुद्ध अनुपात नहीं है, हालाँकि दोनों को इनपुट तीव्रता पर आउटपुट तीव्रता के मान के रूप में मापा जाता है। यह रात दृष्टि उपकरणों के विपणन में अस्पष्टता पैदा करता है क्योंकि दो मापों के बीच का अंतर प्रभावी रूप से पाई या लगभग 3.142x है। इसका मतलब है कि 10,000 cd/m का लाभ2/lx, 31.42 फ़्ल/एफ़सी के बराबर है।
MTBF (विफलता के बीच औसत समय)
यह मान, घंटों में व्यक्त किया जाता है, एक विचार देता है कि एक ट्यूब प्रायः कितनी देर तक चलनी चाहिए। यह एक यथोचित सामान्य तुलना बिंदु है, हालांकि कई कारकों को ध्यान में रखता है। पहला यह कि नलियां लगातार खराब हो रही हैं। इसका मतलब यह है कि समय के साथ, ट्यूब धीरे-धीरे नए होने की तुलना में कम लाभ उत्पन्न करेगी। जब ट्यूब लाभ अपने नए लाभ स्तर के 50% तक पहुंच जाता है, तो ट्यूब विफल माना जाता है, इसलिए मुख्य रूप से यह ट्यूब के जीवन में इस बिंदु को दर्शाता है।
ट्यूब के जीवन काल के लिए अतिरिक्त विचार पर्यावरण है जिसमें ट्यूब का उपयोग किया जा रहा है और उस वातावरण में मौजूद रोशनी का सामान्य स्तर है, जिसमें उज्ज्वल चांदनी और कृत्रिम प्रकाश दोनों के संपर्क में है और शाम/सुबह की अवधि के दौरान उपयोग होता है, क्योंकि तेज रोशनी के संपर्क में कमी आती है एक ट्यूब का जीवन महत्वपूर्ण रूप से।
साथ ही, एक MTBF में केवल परिचालन घंटे सम्मिलित होते हैं। यह माना जाता है कि एक ट्यूब को चालू या बंद करने से समग्र जीवनकाल कम करने में योगदान नहीं होता है, इसलिए कई नागरिक अपने नाइट विजन उपकरण को केवल तभी चालू करते हैं, जब उन्हें ट्यूब के जीवन का अधिकतम लाभ उठाने की आवश्यकता होती है। सैन्य उपयोगकर्ता उपकरण को लंबे समय तक चालू रखते हैं, आम तौर पर, पूरे समय जबकि इसका उपयोग बैटरी के साथ किया जा रहा है, प्राथमिक चिंता है, न कि ट्यूब लाइफ।
ट्यूब लाइफ के विशिष्ट उदाहरण हैं:
पहली पीढ़ी: 1000 घंटे
दूसरी पीढ़ी: 2000 से 2500 बजे
तीसरी पीढ़ी: 10000 से 15000 बजे तक।
हाल के कई उच्च अंत दूसरी पीढ़ी के ट्यूबों में अब एमटीबीएफ 15,000 परिचालन घंटों के करीब पहुंच गया है।
एमटीएफ (मॉडुलन स्थानांतरण समारोह)
एक इमेज इंटेन्सिफायर का मॉडुलन ट्रांसफर फ़ंक्शन विभिन्न रिज़ॉल्यूशन पर फोटोकैथोड को प्रस्तुत लाइनों से इनपुट के दिए गए स्तर के लिए डिस्प्ले पर डार्क और लाइट लाइनों के आउटपुट आयाम का एक उपाय है। यह प्रायः प्रकाश और अंधेरे रेखाओं की दी गई आवृत्ति (अंतर) पर प्रतिशत के रूप में दिया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप 99% @ 2 एलपी/मिमी के एमटीएफ के साथ सफेद और काली रेखाओं को देखते हैं तो डार्क और लाइट लाइनों का आउटपुट 99% उतना ही गहरा या हल्का होगा जितना कि काली इमेज या सफेद इमेज। संकल्प में दी गई वृद्धि के लिए भी यह मान घटता है। उसी ट्यूब पर अगर 16 और 32 एलपी/मिमी पर एमटीएफ 50% और 3% था तो 16 एलपी/मिमी पर सिग्नल केवल आधा उज्ज्वल/अंधेरा होगा क्योंकि लाइनें 2 एलपी/मिमी और 32 एलपी/पर थीं। मिमी लाइनों की इमेज केवल तीन प्रतिशत उज्ज्वल/अंधेरे के रूप में होगी क्योंकि लाइनें 2 एलपी/मिमी पर थीं।
इसके अतिरिक्त, चूंकि सीमित संकल्प को प्रायः उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर एमटीएफ तीन प्रतिशत या उससे कम होता है, यह ट्यूब का अधिकतम संकल्प भी होगा। एमटीएफ एक इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब के संचालन के हर हिस्से से प्रभावित होता है और एक संपूर्ण सिस्टम पर प्रकाशिकी की गुणवत्ता से भी प्रभावित होता है। एमटीएफ को प्रभावित करने वाले कारकों में स्क्रीन और फोटोकैथोड पर किसी भी फाइबर प्लेट या ग्लास के माध्यम से और ट्यूब और माइक्रोचैनल प्लेट के माध्यम से भी संक्रमण सम्मिलित है। किसी दिए गए रिज़ॉल्यूशन पर एमटीएफ जितना अधिक होगा, उतना बेहतर होगा।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Martin L. Perl and Lawrence W. Jones, Optical Feedback Image Intensifying System, U.S. Patent 3,154,687, Oct. 27, 1964.
बाहरी संबंध
- Historical information on IIT development and inception [3]
- Discovery of other photocathode materials [4]
- Several references are made to historical data noted in "Image Tubes" by Illes P Csorba ISBN 0-672-22023-7
- Selected Papers on Image tubes ISBN 0-8194-0476-4
- Make Time for the Stars by Antony Cooke
- Michael Lampton (November 1, 1981). "The Microchannel Image Intensifier". Scientific American. 245 (5): 62–71. doi:10.1038/scientificamerican1181-62.
