Éjjellátó készülékek

Éjjellátókra azért van szükség, mert az emberi szem az elektromágneses spektrum csak egy nagyon szûk sávját – a látható fénytartományt – képes érzékelni (1. ábra). Az éjjellátók feladata a látható spektrum szélesítése, illetve az alacsony intenzitással világító fénypontok láthatóvá tétele.

1. ábra
Elektromágneses sugárzás spektrum, látható fénytartomány

2. Éjjellátók története röviden
Az 1800-as évek elsõ felében alapozzák meg a tudomány azon fényismereteit, amely a késõbbi éjjellátók fejlesztését elõsegítette. Elsõként William Herchsel angol tudós írta le a szemmel nem látható sugárzás jelenségét. Kísérletében prizmával bontotta fel a napfény színeit, megmérte a különbözõ összetevõk hõmérsékletét. Azt tapasztalta, hogy a vörös szín után – a látható tartományon kívül – is felmelegíti valami a hõmérõt. Ezt a sugárzást nevezték el akkor láthatatlan sugárzásnak, késõbb pedig infravörösnek. További kísérletek bizonyították, hogy az infravörös sugarak tulajdonságai szinte megegyeznek a látható fény jellemzõivel, ugyanakkor sokkal jobban felmelegítik a környezetben található tárgyakat. Nagyobb hatásfokkal alakul át ez az elektromágneses sugárzás hõvé. Késõbb bebizonyították, hogy bármely anyag, amely melegebb az abszolút nulla hõmérsékletnél, bocsát ki magából infravörös sugarakat. A feltárt összefüggések alapján olyan mûszereket próbáltak létrehozni, amelyekben az érzékelõ az infravörös sugárzás hatására kiemelkedõ aktivitást mutat.
Az 1920-as években vált lehetõvé olyan eszköz megalkotása, amely az infravörös sugárzás segítségével tárgyakat láthatóvá tesz. Ez egy olyan berendezés, amely két lépésben oldotta meg a problémát. Elõször érzékelõ felületen az infravörös sugarak hatására elektron emisszió jön létre, majd az elektronnyalábból látható képet hoznak létre. Ezt a konvertálási feladatot az EOK (Elektronoptikai képátalakító) hajtja végre.

3. Éjjellátó generációk
Ebben a felsorolásban a hazai terminológia a meghatározó. Általánosságban jellemzõ a magyar szakirodalomban, hogy a következõkben ismertetett megnevezéseket alkalmazzák, de mindig megjegyzik, hogy külföldön milyen besorolásba tartozik az adott eszköz.

3.1 Elsõ generációs éjjellátók
Az elsõ generációs eszközökben az elektronoptikai képátalakító egy hengeres ballon, amelyben légüres teret hoztak létre. A henger mellsõ felületére (a fotókatódra) fémvegyületet gõzölögtettek fel, amely az infravörös sugárzás hatására elektronokat bocsát ki magából.
A henger hátsó felületére olyan foszforvegyületet vittek fel, amely az elektronok becsapódásakor látható fényfelvillanásokat produkál a képernyõre. A folyamat hatásfokának növelése érdekében a felszabaduló elektronok áramlását irányították és erõsítették. Annak érdekében, hogy a képernyõn a terep, illetve céltárgy képe jelenjen meg, egy objektívrendszerrel alkották meg a figyelni kívánt objektum kicsinytett képét. Az EOK-ra kapcsolt nagyfeszültség és a beépített elektronfókuszáló rendszer biztosította, hogy a fotókatód meghatározott pontjáról leszakadó elektron a képernyõ adott pontjára csapódjon be. Az így létrehozott képet egy lencsékbõl álló okulár rendszerrel figyelték meg. Elvileg ezzel a mûszerrel teljes sötétségben, viszonylag jó minõségû kép állítható elõ, de a használat során kiderült, hogy az EOK érzékenysége nem elegendõ. Mert a természetes környezetünkben elõforduló 15-35±C-os testekbõl kiáramló infravörös sugárzás nem elegendõ a képalkotásához szükséges elektronáram létrehozására.
A megoldást abban látták, hogy ha nem elegendõ mértékû az infra sugárzás, akkor azt mesterséges módszerrel hozzák létre, "megvilágítják" a tárgyakat. Így jöttek létre az aktív rendszerû, infra sugárvetõt tartalmazó éjjellátók.
Ezeket elsõsorban szállemez beépítéssel, fegyverirányzékként használtak, mesterlövész célokra. Fejlesztésük során az elsõdleges cél a rejtett, az ellenség tudta nélküli elsõ lövés leadása volt. Az elõbbi mobilis eszközök mellett megjelentek a harckocsikra szerelhetõ változatok is. Ezekre a mûszerekre általánosságban jellemzõ a robosztus kivitel, nagy súly és a képalkotásnál elõforduló torzítás. A legnagyobb hátrányuk, hogy egy hasonló, akár passzív rendszerû készülékkel, vagy infra szûrõvel ellátott nappali távcsõvel (pl: EDF 7×405) rendelkezõ megfigyelõ azonnal azonosítani tudta az irányzék helyét.
Használata a II. világháború végétõl, a Koreai háború befejezéséig, az 1950-es évek végére tehetõ. Ilyen irányzékokra példa az NSzP-2 az AMD gépkarabély és a PPN-2 a KGK géppuska éjszakai irányzékai, vagy az amerikai M1 és M3 infravörös éjjellátók.

3.2 Második generációs éjjellátók
A további fejlesztések azt tûzték ki célul, hogy a sugárvetõtõl, mint árulkodó eszköztõl lehessen megszabadulni, és mind az irányzékoknál, mind a figyelõ látcsövek esetében a méretet, tömeget csökkentsék. A kísérletek során megfigyelték, hogy az EOK fotókatódja (pl. cézium, ezüst-oxid), amely eredetileg a közeli infravörös tartományban dolgozik, a látható fény tartományára is érzékeny. A fotókatód érzékelõelemének módosításával a mûködési tartományt kiterjesztették a látható fény tartományára is. Az alapötlet az volt, hogy az éjszakai körülmények között is vannak természetes (holdfény, csillagfény) és mesterséges háttérfényforrások, amelyeket hasznosítani lehet a képalkotás folyamatában.
Ezzel a fejlesztési iránnyal egyértelmûen visszatértek a látható fény tartományába, a passzív eszközökhöz, amely néhány szerkezetileg szinte megegyezõ EOK sorba kapcsolásából állt. Az éjszakai fénymennyiséget kellõ mértékben fel lehetett erõsíteni, a sugárvetõ alkalmazása szükségtelenné vált. Ezek a kifejezetten a látható fény tartományában dolgozó ún. fotóelektron-sokszorozós EOK-kal szerelt mûszerek minõségi ugrást jelentettek.
A sugárvetõ problémája megszûnt ugyan, de a látótávolság nagymértékben függött a külsõ fényviszonyoktól. Teljes sötétségben, felhõs, holdfénymentes éjszaka, vagy sûrû zárt lombozatú erdõben az alkalmazás lehetõségei drasztikusan lecsökkentek, mivel nem volt olyan fénymennyiség, amelyet erõsíteni lehetett volna. További komoly problémát jelentett a mûszerbe jutó hirtelen erõs fénysugárzás "vakítás", amely teljesen tönkre tehette a képernyõt. Ez ellen próbáltak elektronikus védelmi áramköröket beépíteni, amely az adott pillanatban lekapcsolja az EOK-ra kapcsolt nagyfeszültséget, de ez nem biztosított teljes védelmet a túlvilágítással szemben. További nehézséget jelentett, hogy ha a rendszerbe pára, vagy víz került, akkor a tápfeszültség miatt átütések, elektromos kisülések következtek be. Ennek egyértelmû jele volt a mûszer egyre erõsödõ zúgása, a kép periodikusan elsötétedett.
Ezt a generációt a vietnámi háborúban próbálták ki, kedvezõ eredmények felmutatása mellett. Az ilyen eszközök családjába tartozik a fegyverirányzékok közül az AK-63D gépkarabély NSZP-3, a PKM-géppuska PPN-3, továbbá a Dragunov távcsöves puska NSZPU éjszaki irányzékai. Amerikai példa az AN/PVS-2.

3.3 Harmadik generációs éjjellátók
A mûszercsalád, kifejlesztésének az elsõdleges célja az volt, hogy a második generációs mûszerek hátrányait a lehetõ legnagyobb mértékben kiküszöböljék. Ezt a Mikrocsatornás Sokszorozó Blokknak (Microchanel Plate, MCP) a kifejlesztése és a száloptika technológiájának fejlõdése tette lehetõvé. A fotókatód felületébõl, a környezetbõl becsapódó fotonok hatására elektronáram indul az MCP felé. Az MCP száloptikák, amelyeknek belsõ felülete elektronemittáló réteggel van bevonva a belépõ elektronok sokszorozását végzi el. Ez által létrejön a kívánt mértékû erõsítés, amely a képernyõn megjelenõ képminõségét, fényerejét befolyásolja.
A kép egyik meghatározó jellemzõje a felbontóképesség, amely a kép részletgazdagságát határozza meg. Ez a száloptikák átmérõjétõl, darabszámától függ. Az elsõ kategóriába tartozó MCP ballonja mindössze 15-40 mm átmérõjû és hossza maximálisan a 25-60 mm-es volt. Minél nagyobb darabszámú és minél kisebb átmérõjû, ugyanakkor jó elektronemittáló képességgel rendelkezõ száloptikák alkalmazása és beépítése technológiai kérdés. Ez megmagyarázza miért drágák ezek az eszközök.
Az MCP-ket a '70-s évek közepétõl készült éjjellátó eszközökben alkalmazzák, gyakorlatilag ettõl az idõponttól kezdve váltak ergonómiailag jó színvonalúvá a termékek ahhoz, hogy figyelõtávcsövek kivitelezéséhez is felhasználhatóvá váljon. Ebbe a kategóriába tartozik a jelenleg rendszerben lévõ, de már kifutó szériát képviselõ BN-1. Amerikai típusok: AN/PVS-4, AN/PVS-5, SUPERGEN, AN/PVS-7, AN/PVS-14, XD-4