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Problema: El ojo humano no funciona por las noches
Los
ojos humanos son sensibles, pero están limitados a un rango de
intensidades de luz y longitudes de onda. Por ejemplo, en una noche sin
luna apenas podemos vernos los pies. Tampoco somos capaces de ver en el
infrarrojo cercano, pese a que hay una gran cantidad de energía en esa
zona del espectro procedente del cielo nocturno.
Vista nocturna de las torres KIO (a 2 km).
Cámara CCD color + Intensificador GENIII. Carlos Dorronsoro
2002
Amplificar la luz
Los
Tubos Intensificadores son dispositivos optoelectrónicos que sirven
para aumentar decenas de miles de veces la intensidad de una imagen, y
son utilizados en sistemas
de visión nocturna para ver en el espectro visible en condiciones
extremas de oscuridad. Así, si incluimos este componente en un sistema
óptico (prismático, cámara, telescopio) podemos ver una escena
nocturna casi como si fuera de día.
Funcionamiento
A
la entrada de los tubos está el fotocátodo, que recoge los
fotones de la imagen de entrada y los convierte en electrones. Estos
electrones se amplifican por una lente de electrones o una placa
microcanal (o ambos) y vuelven a ser convertidos en fotones, en luz
visible, en la pantalla de fósforo.
Paso
a paso
- Fotocátodo.
Hay gran variedad de ellos. Para visión nocturna se suelen utilizar
fotocátodos multiálcali extendidos al rojo, cuya respuesta
espectral se adapta a la luz de la noche.
- Lente
de electrones: Los electrones se aceleran por medio de grandes
campos eléctricos y así ganan energía. Los campos actúan como
lentes de electrones y han de ser muy precisos en su forma para
proporcionar a la salida una imagen de electrones bien enfocada.
- Placa
Microcanal: Es un multiplicador de electrones que consiste en una
matriz de millones de capilares de vidrio (canales) fundidos en
forma de disco o placa circular. Cuando un electrón entra en el
canal y golpea su pared, se producen electrones secundarios. Estos
electrones se aceleran por el gradiente de potencial existente
dentro del tubo y golpean la pared opuesta, produciendo electrones
secundarios adicionales. Estas colisiones se repiten muchas veces, y
como resultado se obtiene a la salida muchos miles de veces más
electrones que a la entrada. El diámetro de cada canal condiciona
la resolución final del tubo.
- Pantalla
de fósforo. Transforma los electrones acelerados y/o multiplicados
en fotones, es decir luz, para que podamos verlos. El fósforo tiene
la culpa de que las imágenes sean casi siempre verdes, y es que el
verde es el color más eficiente para nuestro ojo, el que hace que
la imagen nos parezca más intensa.
- Fuente
de alimentación. Los tubos funcionan internamente con alto voltaje,
divisores de tensión resistivos, etc. Toda esta circuitería
periférica se integra en la carcasa del tubo, de forma que éste
funciona de forma autónoma sin más que alimentar con baterías
convencionales.
Evolución
de los tubos intensificadores
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GEN
0
(finales
de los 50 y principios de los 60)
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GEN
I
(finales
de los 50 y principios de los 60)
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GEN
II
(finales
de los 60 y principios de los 70)
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GEN
III
(finales
de los 70 y principios de los 80)
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Substrato
de entrada
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Vidrio
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Fibra
óptica
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Fibra
óptica o vidrio
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Vidrio
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Fotocátodo
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Ag-O-Cs
(S1)
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Multialcalino
(S20 ó S25)
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Multialcalino
(S20 ó S25)
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AsGa
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Enfoque
electrostático
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Sí
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Sí
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Sí
o no
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No
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Placa
microcanal
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No
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No
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Sí
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Sí
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Uso
de los intensificadores
Los
tubos intensificadores son sólo un elemento optrónico activo. Para su
uso, ver por las noches, es necesario añadirles óptica, electrónica,
es decir, integrarlos dentro de un sistema de visión
nocturna.
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