La prima cosa a cui pensi quando senti le parole “visore notturno“ probabilmente è un film di spionaggio o un videogioco come Splinter Cell.
Nel panorama italiano del Softair, in special modo durante gli eventi MilSim, mi capita sempre con maggiore frequenza incontrare giocatori che durante la fase di gioco notturna o con poca luce utilizzano dispositivi per la visione notturna.
Personalmente mi è capitato di scontrarmi di notte con team dove ogni membro aveva con se un visore notturno o termico, e lascio a voi immaginare come sia finita. Piccolo spoiler… il mio team eliminato tutto in breve tempo.
Vi starete chiedendo “ma allora questi dispositivi funzionano davvero? si riesce davvero a vedere al buio e ti danno tutto questo vantaggio?“.
La risposta è decisamente sì. Con un dispositivo per la visione notturna adeguato, potresti riuscire a vedere una persona oltre 100 metri in una notte nuvolosa e senza luna!
Ma quello che ho notato quando ci si avvicina al mondo della visione notturna, riguarda la difficoltà nel reperire le giuste informazioni, e quelle che si trovano sono per la maggior parte in lingua inglese.
Ho quindi preferito interrompere la pubblicazione di articoli e dedicarmi allo studio riguardo i visori notturni in modo da creare una guida che possa permettere ai meno esperti di avere un quadro chiaro sul funzionamento di questi dispositivi e sulle differenze generazionali.
Indice Contenuti
Come funziona la luce a infrarossi
Innanzitutto, è importante capire qualcosa sulla luce. Lo sapevi che non tutta la luce è visibile e la luce che possiamo vedere è chiamata “luce visibile“ ?
“La luce infrarossa generata dalle stelle VIENE RIFLESSA dalla Luna e forma l’illuminazione ambientale utilizzata dai dispositivi di visione notturna”.
Ma la luce visibile è solo una parte dello spettro elettromagnetico. Ci sono infatti altri tipi di luce che non possono essere visti ad occhio nudo. Ciò include la luce infrarossa e ultravioletta.
Proprio come la luce visibile, questa radiazione infrarossa è emessa dal Sole e dalle stelle, e illumina tutto, compresa la Terra e la Luna.
Noi esseri umani siamo fatti per vivere di giorno e dormire al buio e la retina dei nostri occhi (la parte sensibile alla luce) è composta da cellule chiamate coni (per vedere la luce colorata) e bastoncelli (per rilevare il movimento e la luce fioca).
Abbiamo 20 volte più bastoncelli che coni (120 milioni di bastoncelli e solo 6 milioni di coni), ma non siamo ancora così evoluti per vedere al buio e non abbiamo un tapetum come i gatti.
Allora cosa possiamo fare per vedere di notte? Semplice. Possiamo colmare questo gap con la tecnologia!
La luce a infrarossi può essere suddivisa in tre categorie:
Near-IR – la zona più vicina alla luce visibile, con lunghezze d’onda che vanno da 0,7 a 1,3 micron.
Intermediate IR – con lunghezze d’onda che vanno da 1,3 a 3 micron.
Thermal IR – occupando la maggior parte dello spettro infrarosso, l’IR termico ha lunghezze d’onda che vanno da 3 a oltre 30 micron.
Come funziona un visore notturno
I primi dispositivi per la visione notturna furono sviluppati per applicazioni militari durante la seconda guerra mondiale per aiutare i militari durante le missioni notturne in condizioni di scarsa illuminazione.
Un dispositivo per la visione notturna raccoglie le particelle di luce disponibili chiamate fotoni e, attraverso processi elettrici e chimici, le amplifica per produrre un’immagine utilizzabile quando siamo nell’oscurità quasi completa. L’immagine risultante può essere verde monocromatica o in bianco e nero.
Tutti i dispositivi per la visione notturna sono costituiti da quattro parti principali:
- Lente obiettivo
- Oculare
- Case esterno (Housing)
- Tubo intensificatore di immagine (IIT).
Il cuore di questi dispositivi sono i tubi intensificatori, che sono composti da un fotocatodo a un’estremità, un anodo interno al centro e uno schermo al fosforo all’altra estremità.
Il tubo intensificatore di immagine è la parte più importante e determinante delle prestazioni di un dispositivo di visione notturna. Dopo un uso diffuso durante la guerra del Vietnam, la tecnologia della visione notturna ha iniziato ad evolversi, portando a importanti scoperte che ne hanno permesso l’evoluzione in termini di qualità e prestazioni.
In questi 6 passaggi vedremo come funziona un dispositivo per la visione notturna:
- Un obiettivo, cattura la luce ambientale composta da fotoni (particelle di luce) e una parte della luce infrarossa più vicina alla luce visibile (con lunghezze d’onda che vanno da 0,7 a 1,3 micron).
- La luce raccolta viene inviata al tubo intensificatore, dove nella maggior parte degli NVD, il tubo viene alimentato da batterie che trasmettono ai componenti che si trovano al suo interno scariche elettriche ad alta tensione.
- All’interno del tubo intensificatore di immagine è presente un fotocatodo che ha il compito di convertire i fotoni in elettroni (le minuscole particelle subatomiche che trasportano l’elettricità in un circuito).
- Quando gli elettroni passano attraverso il tubo, altri elettroni simili vengono rilasciati dagli atomi nel tubo, moltiplicando per migliaia il numero originale di elettroni, attraverso l’uso di una piastra a microcanali (MCP) presente nel tubo.
Una MCP è un minuscolo disco di vetro che contiene milioni di fori microscopici (microcanali), realizzati utilizzando la tecnologia della fibra ottica. Un fatto interessante è che i microcanali presenti nella piastra sono creati con una leggera angolazione (da circa 5 gradi a 8 gradi di polarizzazione) per incoraggiare le collisioni degli elettroni.
Quando gli elettroni passano attraverso i microcanali, provocano il rilascio di migliaia di altri elettroni in ciascun canale utilizzando un processo chiamato “emissione secondaria a cascata”. In breve, gli elettroni originali entrano in collisione con un lato del canale, provocando il rilascio di altri elettroni.
Questi nuovi elettroni entrano in collisione anche con altri atomi, creando una reazione a catena che fa sì che migliaia di elettroni escano dal canale dove solo pochi sono entrati. - All’estremità del tubo intensificatore, gli elettroni colpiscono uno schermo ricoperto di fosforo.
Questi elettroni mantengono la loro posizione rispetto al canale attraverso il quale sono passati, il che fornisce un’immagine perfetta poiché gli elettroni rimangono nello stesso allineamento dei fotoni originali.
L’energia degli elettroni fa sì che i fosfori raggiungano uno stato eccitato e rilascino fotoni. Questi fosfori creano sullo schermo l’immagine verde o in bianco e nero che caratterizza la visione notturna. - L’immagine al fosforo verde viene visualizzata attraverso un’altra lente, chiamata lente oculare, che consente di ingrandire e mettere a fuoco l’immagine.
Questo processo è una descrizione di come funziona la tecnologia di terza generazione.
È importante capire che la tecnologia Gen 1 non ha la piastra a microcanali responsabile di una porzione molto ampia dell’amplificazione della luce.
Le unità Gen 2 hanno piastre a microcanali in modo da creare una grande amplificazione della luce, tuttavia non hanno le stesse pellicole protettive o barriere ioniche che troviamo sulle piastre a microcanali delle apparecchiature Gen 3.
L’assenza di questa barriera ionica riduce la durata dei tubi Gen 2. La seconda generazione utilizza anche un vecchio fotocatodo tri-alcali più economico anziché il più recente e più efficace fotocatodo di arseniuro di gallio utilizzato nella terza generazione, che migliora le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione e aumenta la distanza di rilevamento degli oggetti.
Fin dalla nascita di questi dispositivi, il loro principio di funzionamento di base è rimasto sostanzialmente lo stesso; tuttavia, la risoluzione, la nitidezza e la luminosità dell’immagine sono notevolmente migliorate nel corso degli anni.
Conclusioni
In questo articolo abbiamo visto come funziona un visore notturno. Abbiamo imparato che si tratta di un dispositivo che permette di vedere al buio, amplificando la luce presente nell’ambiente.
Sappi che i visori notturni possono essere di diversi tipi, e a seconda della generazione tecnologica utilizzata e dalla tipologia del tubo intensificatore possono avere prestazioni differenti (Argomento che tratteremo prossimamente).
Se sei interessato a saperne di più sulla visione notturna, ti consiglio di leggere il prossimo articolo, un vero glossario che tratta la terminologia da conoscere per la visione notturna.
All’interno del glossario troverai una spiegazione di termini come:
- Sensibilità: La capacità di un visore notturno di rilevare la luce.
- Risoluzione: La nitidezza dell’immagine prodotta da un visore notturno.
- Campo visivo: L’area dell’ambiente che può essere vista attraverso un visore notturno.
- Tempo di risposta: Il tempo necessario a un visore notturno per produrre un’immagine.
Buona lettura!
Fonti: https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/high-tech-gadgets/nightvision.htm
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