Thiết bị nhìn đêm hoạt động như thế nào trong bóng tối?

Nguyên lý hoạt động

Thiết bị nhìn đêm, với khả năng "mở rộng tầm mắt" trong bóng tối, đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, từ quân sự đến dân sự. Những thiết bị nhìn đêm hoạt động như thế nào và đang có những loại nào được sử dụng?

Để mắt người có thể nhìn thấy, cần có ánh sáng kích thích các tế bào cảm quang. Thiết bị nhìn đêm giải quyết vấn đề này bằng cách thu thập những tia sáng yếu, thậm chí là bức xạ hồng ngoại mà mắt thường không thể nhìn thấy, sau đó khuếch đại chúng để tạo ra hình ảnh.

Thiết bị nhìn đêm ENVG-B nhẹ và tiện lợi trong sử dụng ở Lục quân Mỹ. Ảnh: asc.army.mil

Theo Thiếu tá, ThS. Trần Mai Vân - Trường Sĩ quan Tăng thiết giáp, Binh chủng Tăng thiết giáp, hiện nay, các thiết bị nhìn đêm đã phát triển đến thế hệ công nghệ thứ 3.

Thiết bị nhìn đêm thế hệ đầu tiên hoạt động bằng cách sử dụng các tấm sợi quang và ống catốt quang tử để giải phóng các electron, tạo ra ánh sáng màu xanh lá cây trên màn hình. Thiết bị này có độ khuếch đại khoảng 10.000 lần, giúp người dùng quan sát trong điều kiện ánh sáng rất yếu.

Thiết bị nhìn đêm thế hệ thứ hai cải tiến hơn với việc sử dụng tấm vi kênh, giúp tăng cường độ khuếch đại và độ phân giải. Các electron được giải phóng và di chuyển qua các kênh thấu kính lõm, tạo ra hàng trăm electron tự do khác, tăng cường ánh sáng và độ rõ nét của hình ảnh.

Thiết bị nhìn đêm thế hệ thứ ba sử dụng catốt quang gali asenua với lớp chặn ion trên tấm vi kênh, mở rộng tính nhạy cảm của bước sóng trong phổ hồng ngoại gần. Thiết bị này tăng cường ánh sáng lên đến 30.000 lần, với độ bền và thời gian sử dụng trung bình khoảng 10.000 giờ.

Các công nghệ mới nhất

Cũng theo Thiếu tá, ThS. Trần Mai Vân, trong quân sự, thiết bị nhìn đêm đã trở thành công cụ quan trọng. Các hoạt động chiến đấu ban đêm ngày càng phổ biến, đòi hỏi phải trang bị cho người lính những thiết bị có khả năng quan sát và ngắm bắn chính xác trong bóng tối.

Kính nhìn đêm như AN/PVS-7 và AN/PVS-14 được trang bị cho lính Mỹ, giúp họ có khả năng quan sát và ngắm bắn chính xác trong điều kiện thiếu sáng. Kính nhìn đêm cũng được tích hợp vào các thiết bị quân sự như xe chiến đấu và máy bay không người lái, nâng cao hiệu quả tác chiến.

Hình ảnh khi nhìn qua thiết bị nhìn đêm ENVG-B của Lục quân Mỹ. Ảnh: naukatehnika.com

Thiết bị tạo ảnh nhiệt làm việc với bức xạ hồng ngoại, giúp phát hiện mục tiêu không chỉ trong bóng tối mà cả trong điều kiện khắc nghiệt như mưa, bụi, và khói. Công nghệ này cho phép quân đội phát hiện mục tiêu ngay cả khi bị che phủ bởi lớp ngụy trang.

Bộ tạo ảnh hồng ngoại trung bình hoạt động trong điều kiện lạnh và ẩm, trong khi bộ tạo ảnh hồng ngoại xa tốt hơn trong môi trường khô và bụi. Từ đầu thế kỷ XXI, các thiết bị tạo ảnh nhiệt đã trở thành công cụ quan trọng của quân đội nhiều nước, với nhiều ưu điểm so với bộ khuếch đại ảnh.

Công nghệ trong lĩnh vực nhìn đêm không ngừng phát triển. Các hãng như Night Vision ITT và L-3 Communications đã phát triển các bộ khuếch đại ảnh và kính nhìn đêm nhỏ gọn, nhẹ nhàng, tiêu thụ ít điện năng hơn. Thiết bị cảm biến kỹ thuật số nhỏ gọn, như mô-đun GRIFFIN của Photonis, đã được chào bán trên thị trường quốc tế, phục vụ nhiều khách hàng quân sự và dân sự.

Hãng Northrop Grumman và Night Vision ITT đã phát triển các kính đa phổ và kính đêm nâng cao, như FMWS và AN/PSQ-20, phục vụ Chương trình người lính tương lai của Quân đội Mỹ. Các bộ cảm biến kỹ thuật số này tuy đắt và nặng hơn các cảm biến cũ, nhưng lại cung cấp nhiều tính năng ưu việt.

Tại châu Âu, Công ty DEP Imaging thuộc Tập đoàn Photonis (Canada) đã giới thiệu mô-đun nhìn đêm cảm biến kỹ thuật số nhỏ nhất và nhẹ nhất trên thế giới, GRIFFIN, thích hợp với những thiết bị cầm tay, đeo trên đầu hoặc gắn trên mũ bảo hiểm. Thiết bị này đã được bán cho các khách hàng châu Âu, trong đó có Israel và Ba Lan.

Thiết bị nhìn đêm đã và đang là công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là quân sự. Với sự phát triển của công nghệ, các thiết bị này ngày càng trở nên nhỏ gọn, hiệu quả và đáng tin cậy hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này không ngừng tiếp tục, hứa hẹn mang lại nhiều cải tiến và ứng dụng mới trong tương lai.