Tube Generations

 La technologie de la vision nocturne au fil du temps

Le tube russe de type XXX se trouve aujourd’hui dans la plupart des appareils de 1ère génération. La durée de vie d’un tel tube est en moyenne de 2 000 heures de fonctionnement.

Les appareils de vision nocturne de la génération dite “zéro” ne peuvent pas encore être appelés intensificateurs d’image. Ils convertissent plus ou moins la lumière infrarouge incidente en une image visible et ont besoin d’un éclairage infrarouge en raison de l’absence d’amplification de l’image. Cela présente généralement l’inconvénient de devoir emporter une alimentation électrique puissante, ce qui limite la durée d’utilisation. En outre, il est possible de localiser une telle source IR, ce qui peut être fatal dans le secteur militaire. Le développement des appareils de la 0e génération remonte aux années 30 du 20e siècle.

La conception des tubes de 1ère génération correspond essentiellement à celle des tubes de 0ème génération. Cependant, l’introduction de nouveaux revêtements de photocathode (à partir du milieu des années 1950) s’est accompagnée d’une plus grande sensibilité des tubes à la lumière. Pour améliorer encore la luminosité, plusieurs étages ont été connectés en série, ce qui a également augmenté les erreurs d’image.

L’avancée la plus significative dans le développement des appareils de vision nocturne est le passage à la 2ème génération de tubes intensificateurs d’image. Dans les années 1960, ce saut a été rendu possible par le développement de ce que l’on appelle la micro-plaque à canaux (MCP).


Les liens graphiques montrent l’effet de la cascade d’électrons frappant les micro-canaux.

La différence avec les précédents tubes convertisseurs d’images est que les électrons n’étaient pas seulement accélérés et subissaient donc une amplification (encore assez faible), mais que le principe de la multiplication des électrons a également été introduit ici. Ici, les électrons frappent un matériau approprié et font disparaître plusieurs autres électrons de la surface grâce à leur énergie. Les électrons libérés eux-mêmes poursuivent alors cet effet, de sorte que l’on parle de cascade. Le tout conduit à une multiplication par un facteur de 100 à 1 000, de sorte qu’une source de lumière séparée n’est plus absolument nécessaire. La plaque à microcanaux comporte un grand nombre (environ 2 millions) de microtubes parallèles, qui sont positionnés de telle manière que le faisceau d’électrons peut frapper l’intérieur et donc le revêtement et déclencher l’effet décrit. L’image est ensuite transmise, mise au point et érigée avec un faisceau de fibres de verre. La résolution de l’image est naturellement déterminée par le nombre de micro-canaux par zone.

 

Section par un tube photocathode MX-10130 de 3ème génération du fabricant américain Exelis.


Ces appareils de 2e génération sont donc les premiers éclaircisseurs dits résiduels, qui peuvent amplifier la lumière encore présente dans l’environnement la nuit et la rendre visible. La lumière résiduelle peut provenir de sources de lumière naturelle comme les étoiles, mais aussi de sources artificielles comme l’éclairage des agglomérations, les phares des voitures et leurs réflexions sur la couche nuageuse. En comparaison, on calcule avec environ 0,25 Lux à la pleine lune, 0,02 Lux à la demi-lune, 0,001 Lux à travers le ciel étoilé et enfin une puissance de dix de moins (0,0001 Lux) à la nouvelle lune et au ciel nuageux. Dans cette dernière situation, les azurants, aujourd’hui fabriqués avec la technologie laser, aident.

Les tubes de la 2e génération ont été développés en continu et sont donc toujours utilisables et utilisés aujourd’hui. Par exemple, le nombre de micro-canaux dans les MCP a été porté à dix millions, ce qui augmente énormément la résolution. En outre, la gamme sensible pourrait être déplacée plus loin dans l’infrarouge lointain. Dans le même temps, le rapport signal/bruit a également été amélioré. Ces tubes sont donc aussi appelés les Gen 2+.


Les tubes intensificateurs d’image modernes à autogénération, comme le XR5 de Photonis, sont moins sensibles à la lumière du jour.


Entre-temps, les concepteurs sont arrivés à la troisième génération. Le levier d’amélioration des performances a d’abord été appliqué à la photocathode et à son rendement quantique. Ils ont pu améliorer considérablement l’émissivité de la photocathode grâce à un nouveau revêtement d’arséniure de gallium (GaAs). Cependant, cet avantage a été acheté au prix de la création de points lumineux autour des sources de lumière, appelés halos. De tels tubes Gen 3 ont déjà été utilisés militairement en 1991 pendant la guerre du Golfe.

Depuis lors, le développement de la nouvelle technologie n’a bien sûr cessé de progresser. La couche de protection contre les ions doit être mentionnée ici avant tout : Dans le tube, les électrons et le champ électrique inhomogène de la tension d’accélération produisent également des ions (positifs), qui sont accélérés dans la direction opposée aux électrons (chargés négativement) et frappent ainsi la photocathode et la détruisent progressivement.

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