Ночью у солдата две проблемы. Во-первых, света слишком мало, чтобы увидеть врага, а во-вторых часть излучаемого врагом света лежит в инфракрасной области спектра и солдат его просто не воспринимает. Прибор ночного видения решает обе проблемы: он усиливает попавший в него свет и заодно переводит невидимое инфракрасное излучение в видимую область спектра.

Прибор состоит из трех частей: объектив, электрооптический преобразователь и окуляр. Объектив фокусирует свет и строит изображение врага на передней стенке преоразователя, так же, как проектор строит изображение на экране или объектив фотоаппарата на пленке. Преобразователь усиливает изображение врага (делает его во много раз ярче) и выводит его на задней стенке. А потом это яркое изображение солдат наблюдает через объектив.

Один попавший в люминофор электрон способен вызвать излучение 50 тысяч фотонов.

Электрооптический преобразователь


В преобразователе происходит все самое главное. Он представляет собой запаянную трубку, из которой откачан воздух. На переднюю стенку трубки нанесен тонкий слой полупроводника, а на заднюю — люминисцирующее вещество (люминофор). К трубке преобразователя прикладывают напряжение таким образом, что передняя стенка заряжена отрицательно (катод), а задняя — положительно (анод). Поскольку в катоде избыток отрицательно заряженных электронов, они хотят из него выбраться и притянуться к положительно заряженному аноду, но напряжения чуть-чуть не хватает, чтобы вырвать их из полупроводника.

Но стоит хотя бы одному фотону от слаборазличимого врага попасть на фотокатод, и он немедленно выбивает из него какой-нибудь электрон в вакуум. По дороге к аноду электрон набирает большую скорость и ударяется о люминофор. В люминофоре за счет столкновения с другими электронами он теряет энергию, а электроны люминофора тратят полученную энергию на свет. Это – один из видов люминесценции, она предсказуемо называется катодолюминесценцией.

Чем больше света попадает на фотокатод, тем больше выбивается электронов и тем ярче светится соответствующая точка люминофора. Причем, фотокатоду не важно, какой фотон к нему прилетел: видимый, инфракрасный или ультрафиолетовый, поэтому информация о цвете теряется, а изображение на люминесцентном экране будет черно-белым, вернее даже черно-зеленым, поскольку наиболее чувствительный люминофор светится зеленым светом.

Инфракрасное излучение


Главное конкурентное преимущество прибора ночного видения по сравнения с глазом заключается в том, что прибор способен видеть инфракрасное излучение. Поднесите ладонь ко лбу на расстояние 2 см. Лоб почувствует тепло, вызванное тепловым излучением ладони. Все мы излучаем свет, только в невидимой инфракрасной области спектра, поэтому прибор позволяет издалека увидеть теплого светящегося человека или животное.