Als im Zweiten Weltkrieg die allerersten Nachtsichtgeräte der Streitkräfte vorgestellt wurden, wurde die Innovation zwar wertvoll, aber durch ihre Sperrigkeit zurückgehalten. Diese Werkzeuge mussten zusätzlich einen riesigen Infrarot-Suchscheinwerfer zur Beleuchtung verwenden, was diese moderne Technologie leider für gegnerische Drucke einfacher machte, indem sie vergleichbare Geräte verwenden, um sie zu erkennen. Die Absicht – Truppen zu verteidigen und ihnen auch die Möglichkeit zu geben, sich nachts zu verlagern – war solide, aber die vorbereitenden Werkzeuge brauchten weder Nuancen noch Transportfähigkeit.
Blinzeln Sie bis heute vor, und Sie werden auch feststellen, dass neue Nachtsichtforschung im Gange ist – Studien, die möglicherweise zur Weiterentwicklung des Infrarotsehens mit Linsen beitragen könnten. Bevor wir zu dieser neuesten Verbesserung übergehen, lassen Sie uns darüber nachdenken, wie sich diese Innovation im Laufe der Jahre schrittweise entwickelt hat.
Wie sich die Nachtsichttechnologie entwickelt hat
Wie oben erwähnt, benötigten die ersten Nachtsichtgeräte aktives Infrarot, das sich auf einen Infrarot-Suchscheinwerfer zur Beleuchtung stützte. Dieser Suchscheinwerfer prognostizierte einen Lichtstrahl im nahen Infrarot, der von Objekten reflektiert und anschließend zur Linse des Werkzeugs rekuperiert wurde.
Die Photonen aus der Lichtleistung gingen danach durch eine Photokathode, die sie in elektrische Energie umwandelte. Zusammen mit der Kathode wurde eine Anode verwendet, um diese Elektronen zu erhöhen. Der Beschleunigungsprozess erhöhte die Energie der Elektronen, wenn sie auf das Phosphor-Display trafen, was dazu beitrug, ein wahrnehmbares Bild zu erzeugen. Diese Strategie führte jedoch in der Regel zu veränderten Bildern und auch zu einer viel kürzeren Lebensdauer des Fernsehens.
In den 1960er Jahren fand eine Verschiebung von der Verwendung von energetischem Infrarot zu einfachen Infrarotgeräten statt. Anstatt auf Infrarotlicht angewiesen zu sein, verließen sich diese neuen Geräte, die im Vietnamkrieg weit verbreitet waren, auf das Umgebungslicht des Mondes und auch auf Prominente, um korrekt zu funktionieren. Während sich die Lichtquelle tatsächlich verändert hatte, blieb die moderne Technologie der Bildverstärkerröhre gleich. Somit beeinflussten die gleichen Probleme der Bildverzerrung und auch die begrenzte Röhrenlebensdauer die Technologie.
Evolution der Nachtsichttechnologie
Die Verbesserung der Bildauflösung ging schließlich einher mit der Weiterentwicklung der Mikrokanalplatte zur Bildverstärkerröhre. Diese leitende Glasplatte, bestehend aus Millionen winziger Löcher, half dabei, die Anzahl der Elektronen, die durch ihren elektrischen Bereich strömten, zu vervielfachen, anstatt sie zu beschleunigen.
Wie bei der vorherigen Technologie wurden Photonen beim Durchlaufen der Photokathode in Elektronen umgewandelt. Als die ersten Elektronen auf die Mikrokanalplatte trafen, wurden Sekundärelektronen erzeugt und weitere Elektronen bildeten sich weiter, während sie mit den Wandoberflächen der Platte kommunizierten, wodurch das elektrische Signal weiter verstärkt wurde. Die Verbesserung der Mikrokanalplatte sorgte nicht nur für hellere und klarere Fotos, sondern erhöhte auch die Belichtung bei Problemen mit extrem geringer Lichtstärke.
Danach verlagerte sich der Fokus von den Teilen selbst hin zu den Materialien, in denen sie entstanden sind. Galliumarsenid wurde aufgrund seiner Fähigkeit, Photonen effektiv in Elektronen umzuwandeln, im Hinterkopf behalten, das Material, das konsequenterweise zur Herstellung der Photokathode verwendet wurde. Diese Konstruktionsmethode etablierte viel bessere Auflösungsfähigkeiten sowie eine stärkere Empfindlichkeit der Werkzeuge. In der Zwischenzeit wurde ein Ionenhindernis verwendet, um die Mikrokanalplatte zu beschichten, wodurch die Lebensdauer der Röhre verbessert wurde.
Fortschrittliche Technologien
Sie haben es vielleicht als “Wunderprodukt” bezeichnet. Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 wurde Graphen für seine bemerkenswerte Ausdauer – insbesondere im Vergleich zu seinem reduzierten Gewicht – sowie für seine Wirksamkeit bei der Wärme- und auch Stromleitung geschätzt.
Eine weitere besondere Eigenschaft dieses Materials ist jedoch seine Fähigkeit, das gesamte Infrarotspektrum zusammen mit sichtbarem und auch ultraviolettem Licht zu erfassen. Dennoch absorbiert das dünne Produkt nur einen Teil des auftreffenden Lichts. Daher ist Graphen nicht in der Lage, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das stark genug ist, um als Infrarotsensor verwendet zu werden. Doch was passiert, wenn es eine Möglichkeit gäbe, dieses Signal zu verstärken?
Graphenbasierte Sensoren
Wissenschaftler der University of Michigan haben daran gearbeitet, ein solches Werkzeug zu entwickeln, das die optischen Fähigkeiten von Graphen verbessern kann.
Dieses Gerät besteht aus einer Abschirmungsschicht, die zwischen zwei Graphenschichten eingebettet ist, wobei ein elektrischer Strom durch die untere Schicht fließt. Wenn Licht auf die führende Schicht trifft, setzt es Elektronen frei, die sich danach nach unten bewegen. Diese Elektronenbewegung hinterlässt positiv geladene Löcher in der oberen Schicht des Werkzeugs, die anschließend den Fluss der elektrischen Energie zur unteren Schicht beeinflussen und das elektrische Signal verstärken.
Eine entscheidende Funktion, die bei diesem auf Graphen basierenden Gerät zu beachten ist, besteht darin, dass es läuft, während sich das Material auf Umgebungstemperaturniveau befindet. Dies könnte möglicherweise bedeuten, dass die Verwendung sperriger Klimatisierungsgeräte entfallen kann, die für den Betrieb von Nachtsichtgeräten erforderlich sind. Bemerkenswert ist auch die Größe des Gadgets. Diese Sensoreinheiten sind zwar von Natur aus leistungsstark, ähneln jedoch der Größe eines Fingernagels, und auch Wissenschaftler glauben, dass sie in Zukunft noch besser verkleinert werden können – auch wenig genug, um sie mit einer Kontaktlinse zu integrieren.