Tình hình nghiên cứu, ứng dụng và xu hướng phát triển của khí tài nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự

Những vấn đề chung<br /> <br /> TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT<br /> TRIỂN CỦA KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM TRONG LĨNH VỰC QUÂN SỰ<br /> Nguyễn Thu Cầm*, Trần Quốc Tuấn, Nguyễn Ngọc Sơn<br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Kỷ nguyên mới của cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật quân sự trong lĩnh vực nhìn<br /> đêm đã và đang từng bước làm thay đổi tư duy chiến thuật trong đánh đêm của quân đội<br /> tất cả các nước trên thế giới. Sự thay đổi này xuất phát từ tính hiệu quả và vai trò hết sức<br /> quan trọng của khí tài nhìn đêm đối với tác chiến. Bởi vậy, kể từ khi ra đời cho đến nay,<br /> khí tài nhìn đêm đã không ngừng được quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng và phát triển ngày<br /> càng hiện đại, thế hệ sau ra đời với nhiều tính năng ưu việt hơn thế hệ trước. Chúng ta hãy<br /> cùng nhau nhìn lại lịch sử ra đời, quá trình phát triển và xu hướng tiếp theo của dòng khí<br /> tài đặc biệt này.<br /> <br /> 2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM<br /> Khí tài nhìn đêm là các phương tiện, thiết bị giúp con người nâng cao khả năng quan<br /> sát trong các điều kiện đặc biệt như đêm tối, trời có sương mù, khói, bụi .v.v. Về cơ bản,<br /> khí tài nhìn đêm được phân chia thành các loại như sau [1]:<br /> - Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu;<br /> - Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu;<br /> - Khí tài ảnh nhiệt;<br /> - Khí tài nhìn đêm laser xung chủ động.<br /> 2.1. Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu<br /> Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu (KĐASY) hoạt động dựa trên cơ sở sử dụng<br /> bộ biến đổi quang điện (BĐQĐ). Chức năng chính của BĐQĐ là biến đổi ảnh có cường độ<br /> sáng yếu thu được qua kính vật của thiết bị nhìn đêm, thành ảnh có cường độ đủ sáng trên<br /> màn huỳnh quang của nó. Qua kính mắt đặt phía sau màn huỳnh quang người quan sát có<br /> thể thấy được mục tiêu và không gian của mục tiêu. Tùy thuộc vào các loại bộ biến đổi<br /> quang điện mà hệ số khuếch đại ánh sáng có thể đạt từ vài trăm lần đến vài chục vạn lần.<br /> Dải phổ hoạt động của các khí tài nhìn đêm hiện nay thông thường từ 0,4 μm đến 0,9 μm.<br /> Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu bắt đầu được sử dụng trong quân sự từ thế<br /> chiến thế giới lần thứ 2. Qua quá trình phát triển nó được phân chia thành các thế hệ khác<br /> nhau tùy thuộc vào thế hệ bộ biến đổi quang điện [2]:<br /> Thế hệ “0”: Đây là thế hệ sơ khai của dòng khí tài nhìn đêm, thuật ngữ còn gọi là khí tài<br /> hồng ngoại chủ động. Đặc trưng của thế hệ này là sử dụng bộ BĐQĐ có hệ số khuyếch đại<br /> chỉ đạt trong khoảng từ 200 đến 500 lần. Độ nhạy của photocathode chưa cao (chỉ đạt giá trị<br /> khoảng 60 μA/lm), độ méo ảnh lớn, đặc biệt là ở biên. Do khả năng khuyếch đại hạn chế nên<br /> thường phải sử dụng đèn pha hồng ngoại. Đây chính là nhược điểm lớn nhất của dòng khí tài<br /> thế hệ "0" bởi dễ bị phát hiện khi đối phương cũng sử dụng khí tài nhìn đêm.<br /> Hiện nay hầu hết các loại khí tài nhìn đêm trang bị trên xe tăng, xe chiến đấu bộ binh<br /> của quân đội ta đều thuộc thế hệ này.<br /> Thế hệ “1”: Là thế hệ được phát triển tiếp sau thế hệ “0”. Ở thế hệ này đã có một số<br /> bước đột phá về độ nhạy của photocathode và hiệu suất lượng tử. Thấu kính điện từ cũng<br /> được sử dụng để nhằm tăng khả năng hội tụ chùm electron lên màn huỳnh quang và cửa sổ<br /> tấm sợi quang được dùng nhằm làm tăng độ phân giải ở vùng biên. Các loại photocathode<br /> ở thế hệ này như S-10; S-20 có độ nhạy lên tới 200 μA/lm và hiệu suất lượng tử khoảng<br /> 20%. Với sự tăng cường độ nhạy như vậy, các loại khí tài nhìn đêm thế hệ “1” đã có khả<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 29<br />  Những vấn đề chung<br /> <br /> năng hoạt động độc lập dưới các điều kiện ánh sáng giới hạn như trời có trăng (tính thụ<br /> động), đồng thời cũng có thể hoạt động cùng nguồn chiếu sáng phụ như thế hệ “0”. Có thể<br /> nói rằng, sự phát triển đột phá ở thế hệ này so với trước chính là khả năng hoạt động thụ<br /> động. Hiện tại, một số loại khí tài quan sát đêm cầm tay và khí tài ngắm bắn cho súng bộ<br /> binh của quân đội ta đang dùng thuộc thế hệ này.<br /> Bằng cách ghép nối liên tiếp nhiều ống khuếch đại thế hệ “1” đã cho ra đời các loại ống<br /> khuếch đại thế hệ “1+”. Việc ghép nối đó đạt được thành công nhất định như làm tăng khả<br /> năng khuếch đại, nhờ đó khí tài loại này có thể quan sát tốt hơn trong điều kiện ánh sáng<br /> sao trời. Tuy nhiên, nhược điểm lớn vẫn là có độ méo ảnh cao và kích thước cồng kềnh,<br /> không phù hợp với các loại vũ khí bộ binh. Một số loại kính trưởng xe, kính pháo thủ của<br /> xe tăng, xe chiến đấu bộ binh và kính ngắm đêm cho pháo tàu Hải Quân của ta đang sử<br /> dụng bộ BĐQĐ thế hệ này.<br /> Thế hệ “2”: Là một bước đột phá trong công nghệ nhìn đêm, bộ biến đổi quang điện<br /> (BĐQĐ) thế hệ “2” sử dụng photocathode đa kềm (ký hiệu S-25) với độ nhạy có thể lên<br /> đến 400μA/lm và đĩa vi kênh nhằm tăng hệ số khuếch đại độ sáng. Các loại thế hệ “2” đầu<br /> tiên vẫn hội tụ tạo ảnh bằng thấu kính điện tử nên vẫn bị méo ảnh, độ phân giải thấp và<br /> không đồng đều. Các loại tiếp sau của thế hệ này (thế hệ "2+") được phát triển trên cơ sở<br /> loại bỏ thấu kính điện tử và truyền ảnh thẳng do đó mà làm giảm đáng kể kích thước trọng<br /> lượng, đồng thời cũng giải quyết được hiện tượng méo ảnh do thấu kính điện tử gây nên.<br /> Đến nay, các bộ BĐQĐ thế hệ "2+" có khả năng đạt được độ nhạy từ 600 đến 700μA/lm<br /> và độ phân giải đến 60 cặp vạch/mm nhờ sự cải tiến photocathode S25 và kích thước ống<br /> của đĩa vi kênh.<br /> Hiện nay, nền công nghiệp quốc phòng của chúng ta đã và đang sản xuất bộ BĐQĐ thế<br /> hệ "2+" để cung cấp cho nhu cầu ở trong nước.<br /> Thế hệ “3”: Thế hệ ống khuếch đại này có cấu trúc truyền ảnh thẳng tương tự như thế<br /> hệ "2+", song có sự khác biệt như sau: photocathode đa kiềm của thế hệ "2+" được thay<br /> thế bằng photocathode GaAs với hiệu suất lượng tử ở vùng hồng ngoại gần gấp 10 lần so<br /> với photocathode đa kiềm; độ chân không và độ song song giữa photocathode, tấm vi kênh<br /> và màn huỳnh quang có giá trị cao hơn nhiều so với thế hệ "2+". Tuy nhiên, photocathode<br /> GaAs có nhược điểm là dễ bị xuống cấp và hỏng hóc bởi sự bắn phá của các ion dương<br /> sinh ra trong quá trình sử dụng. Bởi vậy người ta phải dùng một màng ngăn GaAs để hạn<br /> chế các ion này. Song sự có mặt của màng ngăn GaAs lại làm giảm độ nhạy của<br /> photocathode. Sau một số cải tiến làm giảm độ dày màng ngăn thì độ nhạy của<br /> photocathode thế hệ 3 cũng tăng lên đáng kể song thực tế thì chỉ gấp khoảng từ 1,2 đến 3<br /> lần độ nhạy của photocathode thế hệ 2+. Các tiến bộ mới nhất trong công nghệ chế tạo<br /> ống khuếch đại thế hệ 3 sử dụng màng ngăn loại khác cho phép tăng độ nhạy của<br /> photocathode lên nhiều lần.<br /> Hiện nay khí tài nhìn đêm thế hệ 3 này đã được trang bị khá phổ biến đến tận từng<br /> người lính trong quân đội của các nước tiên tiến trên thế giới.<br /> Thế hệ “4”: Trong kết cấu bộ biến đổi quang điện thế hệ 4, người ta vẫn giữ cấu trúc<br /> truyền ảnh thẳng tương tự như thế hệ 3 song có 2 sự thay đổi, đó là: Sử dụng bộ khuyếch<br /> đại vi kênh không có màng ngăn ion; Tích hợp nguồn xung điều khiển tốc độ cao nhằm tự<br /> động điều chỉnh cường độ sáng (autogate). Nhờ vậy, độ phân giải của loại bộ biến đổi<br /> quang điện thế hệ 4 không dưới 64 vạch, và độ nhạy tích phân không dưới 2500 μA/lm,<br /> thiết bị có thể làm việc cả ngày lẫn đêm.<br /> Cho đến nay khí tài nhìn đêm sử dụng bộ BĐQĐ thế hệ 4 vẫn chưa thấy xuất hiện trong<br /> trang bị quân đội của các nước tiên tiến trên thế giới.<br /> 2.2. Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu<br /> <br /> <br /> <br /> 30 Nguyễn Thu Cầm, …, “Tình hình nghiên cứu… nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.”<br /> Những vấn đề chung<br /> <br /> Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu có nguyên lý hoạt động tương tự như khí tài<br /> nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu. Tuy nhiên, trong khi khuếch đại ánh sáng yếu quan sát<br /> ảnh trực tiếp thông qua kính mắt thì truyền hình ánh sáng yếu lại đưa ảnh quan sát lên màn<br /> hình. Do đó, loại khí tài này có khả năng lưu trữ, xử lý và truyền dữ liệu hình ảnh đi xa.<br /> Trong thực tế, khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu thường được gọi là camera độ<br /> nhạy cao. Có một số dạng camera độ nhạy cao như: Camera khuếch đại bằng bia silicon,<br /> camera tích hợp ICCD, camera hoạt động trên nguyên lý chồng ảnh..vv.<br /> Camera khuếch đại bằng bia silicon được thiết kế bằng cách thay thế màn huỳnh quang<br /> của bộ BĐQĐ bằng anode silicon và khi được bắn phá bởi các electron, chúng tạo nên một<br /> cặp lỗ trống điện tử và được đọc ở đầu ra camera như một tín hiệu khuếch đại.<br /> Camera ICCD là một dạng khí tài nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng yếu tích hợp bộ<br /> BĐQĐ và CCD phía sau. Việc nối ghép BĐQĐ và CCD được thực hiện theo 2 dạng: bằng<br /> bó sợi quang hoặc bằng một hệ quang ghép nối. Về cơ bản, ghép nối bằng bó sợi quang ưu<br /> thế hơn về hiệu suất ánh sáng, tỷ lệ tín trên tạp. Tuy nhiên, ghép nối cách này phức tạp, đòi<br /> hỏi kỹ thuật cao hơn nhiều so với ghép nối bằng hệ quang. Nhược điểm của ghép nối bằng<br /> hệ quang là cho chất lượng ảnh thấp hơn do tồn tại quang sai trong hệ.<br /> Hiện nay, các camera hoạt động trên nguyên lý chồng ảnh đang được phát triển mạnh<br /> mẽ nhờ ưu thế vượt trội về mặt giá thành tuy rằng chất lượng quan sát đêm chỉ ở mức độ<br /> hạn chế. Nguyên lý hoạt động của các loại camera này là sử dụng một số loại CCD quan<br /> sát ngày có độ nhạy tương đối cao (khoảng 0,2-0,4 lux) và sử dụng xử lý điện tử theo<br /> phương pháp chồng nhiều ảnh thu được để lấy một ảnh có chất lượng cao. Với phương<br /> pháp đó, các loại camera có thể được nâng độ nhạy thêm đếm 1000 lần và có thể quan sát<br /> trong điều kiện đêm tối. Ưu thế nổi trội của các loại camera này là quan sát được cả ngày<br /> lẫn đêm với giá thành thấp, nhược điểm là tần số thấp (do phải chồng nhiều ảnh mới lấy<br /> được một ảnh) và ảnh không được thật đo xử lý điện tử nhiều. Bởi vậy, dù độ nhạy được<br /> nâng lên một cách đáng kể song vẫn chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu quan sát đêm cho<br /> quân sự.<br /> 2.3. Khí tài ảnh nhiệt<br /> Như đã biết, hiện nay thiết bị ảnh nhiệt (TBAN) được ứng dụng rất rộng rãi trong đời<br /> sống dân sinh, trong lĩnh vực an ninh, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự. So với khí tài<br /> nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng yếu và khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu, khí tài<br /> ảnh nhiệt có ưu thế hơn hẳn về khả năng phát hiện mục tiêu nhờ nguyên lý quan sát đặc<br /> trưng là bằng các bức xạ tự thân của mục tiêu quan sát. Như chúng ta đã biết, mọi vật trên<br /> trái đất, với nhiệt độ của nó, đều phát ra các bức xạ và mạnh nhất ở vùng bước sóng<br /> khoảng từ 3μm đến 15μm. Trong vùng bước sóng này có 2 vùng “cửa sổ khí quyển” là từ<br /> 3μm đến 5μm và từ 8μm đến 12μm [3]. Đây là 2 vùng hoạt động chính của khí tài ảnh<br /> nhiệt. Ở những vùng bước sóng ánh sáng này, bức xạ tự thân của mục tiêu phát ra có<br /> cường độ lớn hơn nhiều so với bức xạ được phản xạ từ các nguồn phát tự nhiên khác. Bởi<br /> vậy, khí tài ảnh nhiệt có khả năng quan sát và phát hiện mục tiêu rất tốt, nhất là những<br /> mục tiêu có nhiệt độ chênh lệch lớn so với môi trường.<br /> Cho đến nay về cơ bản các quan điểm đều thống nhất cho rằng khí tài ảnh nhiệt được<br /> chia làm 3 thế hệ [4]. Các loại khí tài sử dụng đầu thu loại 1 phần tử hoặc 1 dải phần tử<br /> cảm biến (thường có số lượng ít khi quá 100 phần tử) được xếp vào loại thế hệ 1. Để thu<br /> được hình ảnh của không gian rộng phía trước người ta sử dụng các bộ quét quang cơ<br /> dòng mành. Độ nhạy nhiệt cỡ 0,2 oC - 0,3 oC, thời gian trễ khá lớn. Khí tài ảnh nhiệt thế hệ<br /> này được ứng dụng từ thập kỷ 60 của thế kỷ trước và đến nay vẫn đang còn trong trang bị<br /> của một số nước.<br /> Loại thế hệ 2 là loại vẫn sử dụng đầu thu loại dải phẩn tử cảm biến hoặc ma trận cảm<br /> biến với số lượng từ vài trăm đến vài nghìn phần tử. Khi đó bộ quét quang cơ vẫn cần<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 31<br />  Những vấn đề chung<br /> <br /> thiết, nhưng đã đơn giản đi nhiều. Các khí tài ảnh nhiệt thế hệ 2 ra đời những năm 70 của<br /> thế kỷ 20. Độ nhạy nhiệt cỡ 0,1 oC - 0,2 oC. Đến nay, các đầu thu kiểu dải phần tử cảm<br /> biến này vẫn đang được tiếp tục phát triển nhằm ứng dụng cho một số lĩnh vực đặc biệt<br /> với độ nhạy nhiệt đạt được đến khoảng 0,05 oC.<br /> Thế hệ 3, ra đời vào những năm 80 của thế kỷ 20. Ở thế hệ này ma trận đầu thu có kích<br /> thước đạt từ hàng chục vạn đến hàng triệu phần tử. Do vậy, không cần bộ quét quang cơ<br /> nữa và cho hình ảnh thu được theo thời gian thực. Độ nhạy khí tài ảnh nhiệt thế hệ 3 đạt từ<br /> 0,03 oC đến 0,08 oC.<br /> Có hai loại khí tài ảnh nhiệt: khí tài ảnh nhiệt sử dụng đầu thu có làm lạnh và khí tài<br /> ảnh nhiệt sử dụng đầu thu không làm lạnh. Khí tài ảnh nhiệt có làm lạnh cho chất lượng<br /> quan sát tốt nhất song kết cấu khá cồng kềnh, thời gian khởi động lâu và giá thành đắt, bởi<br /> vậy chủ yếu được dùng cho các mục đích quan sát tầm xa.<br /> 2.4. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động<br /> Đặc trưng của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động là hoạt động ở chế<br /> độ xung. Một chùm tia laser được ăng ten phát đi chiếu sáng mục tiêu, chùm tia phản xạ<br /> quay về từ mục tiêu được kênh quan sát thu nhận và chuyển đổi thành ảnh nhìn thấy. Về<br /> cấu tạo, kênh quan sát đêm của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động hoàn<br /> toàn giống như khí tài nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng mờ. Chỉ khác là trong hệ quang của<br /> nó sử dụng bộ biến đổi quang điện hoạt động đóng mở liên tục đồng bộ với các xung laser<br /> phát. Do hoạt động theo nguyên lý xung nên khí tài này có khả năng quan sát được một<br /> vùng không gian ở một khoảng cách nhất định mà người quan sát đã chọn trước. Chất<br /> lượng quan sát của loại khí tài này rất tốt do có đủ nguồn sáng và ít bị ảnh hưởng bởi ánh<br /> sáng nhiễu ở vùng không gian khác [5]. Công nghệ chiếu sáng trong thời gian cực ngắn<br /> cũng đảm bảo khả năng bí mật và an toàn khi quan sát. Tuy nhiên, việc chế tạo loại khí tài<br /> này đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao nên mặc dù đã được nghiên cứu từ khoảng nửa cuối của<br /> thế kỷ trước, song đến nay chỉ mới một số nước tiên tiến sở hữu được loại khí tài này.<br /> Ưu điểm của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động là có khả năng hoạt<br /> động được ở cả 3 chế độ: thụ động, chủ động liên tục và xung chủ động trong điều kiện cả<br /> ngày lẫn đêm, trong điều kiện thời tiết hết sức phức tạp. Thiết bị có khả năng đo cự ly<br /> tương đối chính xác với sai số đạt đến ±5m. Tuy nhiên, nhược điểm của khí tài loại này là<br /> có trường nhìn hẹp, không thuận lợi cho việc sục sạo tìm kiếm mục tiêu.<br /> <br /> 3. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM<br /> 3.1. Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu<br /> Khả năng hoạt động của khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu phụ thuộc nhiều vào<br /> các điều kiện của môi trường nhất là cường độ chiếu sáng. Dãi phổ hoạt động của dòng khí<br /> tài này lại bị hạn chế trong khoảng từ 0,4 μm đến 0,9 μm nên khó phát hiện được các thiết<br /> bị phát tia laser của đối phương. Bởi vậy, hiện nay người ta đang phát triển khí tài nhìn<br /> đêm khuếch đại ánh sáng yếu (KĐASY) theo xu hướng tăng độ nhạy và mở rộng dải phổ<br /> hoạt động của bộ biến đổi quang điện [6].<br /> Để thực hiện điều này hiện đã có một số giải pháp như sử dụng photocathode GaAs<br /> hợp kim hóa In; sử dụng bộ BĐQĐ kiểu áp điện. vv.. những giãi pháp này không những<br /> làm tăng hệ số khuếch đại mà còn cho phép tăng dãi phổ làm việc của của khí tài nhìn đêm<br /> lên đến 1,7 μm. Nhờ vậy, khí tài nhìn đêm KĐASY trong tương lai hoàn toàn có khả năng<br /> phát hiện được đo xa laser, thiết bị chỉ thị bằng laser, thiết bị quan sát và định vị bằng laser<br /> của đối phương.vv.. Ngoài ra, chất lượng quan sát cũng tốt hơn nhiều do trong vùng phổ từ<br /> 1,4 μm -1,8 μm độ tương phản giữa mục tiêu và phông nền cao hơn và ổn định hơn so với<br /> dãi phổ từ 0,4 μm - 0,9 μm.<br /> <br /> <br /> 32 Nguyễn Thu Cầm, …, “Tình hình nghiên cứu… nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.”<br /> Những vấn đề chung<br /> <br /> 3.2. Khí tài ảnh nhiệt<br /> Hiện nay, kỹ thuật ảnh nhiệt vẫn đang là lĩnh vực được nhiều nước quan tâm nghiên<br /> cứu và ứng dụng. Để nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao cho mục đích quân sự, xu<br /> hướng phát triển các khí tài ảnh nhiệt hiện nay tập trung vào 3 nội dung chính như sau:<br />  Nâng cao khả năng công nghệ trong chế tạo đầu thu [7]:<br /> - Chế tạo ra những đầu thu có đặc tính cao: số phần tử điểm ảnh lớn, kích<br /> thước điểm ảnh (pixel size) nhỏ, độ nhạy cao, độ mất đồng nhất (NU) thấp, dải<br /> nhiệt động học rộng. vv…<br /> - Tạo ra các ma trận thu dạng lưỡng phổ, tức là ma trận đầu thu làm việc<br /> được đồng thời ở cả 2 dải phổ hồng ngoại 3 µm - 5 µm và 8 µm - 14 µm [8];<br /> - Tạo ra các ma trận thu không làm lạnh làm việc ở dải phổ 3 µm - 5 µm<br /> [9];<br /> - Nghiên cứu công nghệ chế tạo đầu thu làm lạnh dạng siêu mạng [10].<br />  Công nghệ chế tạo ống kính<br /> Nhằm tạo ra các ống kính có đặc tính quang học cao (tiêu cự hàng mét) với kết<br /> cấu đơn giản, tăng độ bền của lớp mạ bằng các lớp phủ bảo vệ như DLC.<br />  Tích hợp xử lý ảnh<br /> Nghiên cứu, phát triển công nghệ xử lý tín hiệu nhằm tách giảm nhiễu, tăng độ<br /> tương phản, tăng ngưỡng động.vv.. qua đó nâng cao chất lượng ảnh và tăng khả<br /> năng quan sát của khí tài ảnh nhiệt.<br /> 3.3. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn<br /> Trong thời gian gần đây, một dạng khí tài mới hoạt động trong vùng hồng ngoại ngắn<br /> 0,8 μm đến 2,5 μm đang được phát triển song được đánh giá khá cao. Loại này cũng có thể<br /> coi là một dạng lai tạp của ảnh nhiệt và truyền hình ánh sáng yếu. Tuy ở vùng 0,8 μm đến<br /> 2μm bức xạ tự thân của mục tiêu có cường độ không lớn hơn bức xạ phản xạ từ các nguồn<br /> sáng khác, song có ưu điểm [11]:<br /> - Vùng 1μm đến 2μm ít bị hấp thụ bởi các son khí nên loại khí tài này có khả năng hoạt<br /> động tốt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt (sương mù, khói);<br /> - Hầu hết các vật liệu sử dụng ở vùng này đều là các vật liệu quang học thông thường<br /> nên có dễ dàng gia công và kiểm soát chất lượng gia công hơn rất nhiều so với ảnh nhiệt<br /> vùng hồng ngoại trung và hồng ngoại xa;<br /> - Vùng bước sóng hoạt động trùng với bước sóng của hầu hết các loại đo xa laser nên<br /> dễ dàng tích hợp hoặc phát hiện hoạt động đo xa laser.<br /> 3.4. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý mới<br /> Do các loại khí tài nhìn đêm hiện nay bị hạn chế về trường nhìn, lại có khối lượng cồng<br /> kềnh nên khi trang bị cho cá nhân sử dụng không thuận tiện. Hiện nay một số nước tiên<br /> tiến có thể đã và đang đi theo những hướng nghiên cứu mới. Một trong những thông tin<br /> mà quân đội Mỹ đang nghiên cứu đó là sử dụng kính nhìn đêm áp tròng.<br /> Loại kính nhìn đêm áp tròng sử dụng một nam châm vĩnh cửu đất hiếm dạng gel làm từ<br /> Neodym, sắt và Bo với vai trò tạo ra một từ trường cực mạnh. Từ trường này sẽ cung cấp<br /> năng lượng cho kính nhìn đêm áp tròng dựa vào hiện tượng cảm ứng từ. Mắt kính loại áp<br /> tròng có thể khuếch đại ánh sáng yếu trong môi trường đêm tối lên rất nhiều lần. Ưu điểm<br /> của kính nhìn đêm áp tròng là cho trường nhìn siêu rộng như trường nhìn tự nhiên của mắt<br /> người, khối lượng lại rất nhỏ, sử dụng thuận tiện. Dù cho chưa có thông tin trực tiếp nào từ<br /> cơ quan chức năng Hoa Kỳ xác nhận hay phủ nhận tin này, nhưng chúng ta hoàn toàn có<br /> thể tin vào sự tồn tại của loại kính nhìn đêm ưu việt này.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 33<br />  Những vấn đề chung<br /> <br /> 4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM<br /> TRONG QUÂN ĐỘI TA<br /> Trong những năm gần đây, được sự quan tâm và đầu tư của Bộ Quốc phòng, lĩnh vực<br /> nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nhìn đêm trong quân đội ta đã có những bước tiến vượt<br /> bậc. Trong đó đáng kể nhất là lĩnh vực nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng mờ. Cho đến nay<br /> chúng ta về cơ bản đã hoàn toàn làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo các loại khí tài<br /> quan sát và ngắm bắn cho hầu hết các loại vũ khí như: vũ khí bộ binh, các loại pháo bắn<br /> thẳng, các loại khí tài quan sát và ngắm bắn trên xe tăng - thiếp giáp. Chúng ta cũng đã<br /> làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu trên cơ sở<br /> sử dụng biến đổi quang điện (BĐQĐ) ghép nối với CCD bằng hệ quang và thuật toán xử<br /> lý ảnh.<br /> Đối với khi tài nhìn đêm theo nguyên lý ảnh nhiệt, hiện chúng ta mới làm chủ được về<br /> mặt thiết kế trên cơ sở sử dụng ma trận đầu thu mua của nước ngoài. Công nghệ gia công<br /> linh kiện quang học cho loại thiết bị này trong những năm gần đây đã có một vài cơ sở<br /> trong quân đội ta nghiên cứu, và đã thu được những kết quả rất khả quan. Tuy nhiên, để<br /> hoàn toàn làm chủ công nghệ gia công chắc chúng ta còn phải mất một số năm nữa.<br /> Các loại khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động và khí tài nhìn đêm theo<br /> nguyên lý bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn đòi hỏi nền kỹ thuật cao của đa ngành như:<br /> quang học, laser, cơ khí, kỹ thuật điện tử và công nghệ xử lý tín hiệu. Hiện chúng ta chỉ<br /> mới bước đầu đặt chân vào nghiên cứu trong các lĩnh vực này.<br /> Trong những năm tiếp theo, chúng ta cần phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn toàn làm<br /> chủ công nghệ chế tạo linh kiện quang học vùng ảnh nhiệt cũng như đẩy mạnh hơn nữa<br /> mức độ đầu tư cho nghiên cứu trong các lĩnh vực bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn và<br /> laser xung chủ động, tiến tới làm chủ hoàn toàn các công nghệ này nhằm phục vụ cho mục<br /> đích quân sự.<br /> <br /> 5. KẾT LUẬN<br /> Chúng ta biết rằng trong chiến tranh hiện đại ngày nay, tác chiến ban đêm đã và đang là<br /> một xu hướng tất yếu. Sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật quân sự nói chung và<br /> sự phát triển của lĩnh vực nhìn đêm nói riêng trong thời gian qua đã mang lại những ưu thế<br /> rất lớn trên chiến trường cho quân đội các nước tiến tiến trên thế giới. Qua các cuộc chiến<br /> tranh trong vòng vài ba thập niên trở lại đây càng cho chúng ta thấy rõ vai trò quan trọng<br /> của các trang thiết bị nhìn đêm. Sự có mặt của những loại thiết bị nhìn đêm như khuyếch<br /> đại ánh sáng mờ, ảnh nhiệt,v.v. về căn bản sẽ gây nhiều bất lợi cho cách đánh truyền thống<br /> dựa vào ban đêm của ta. Làm cho đêm tối trở nên "trong suốt", đêm tối không còn là bạn<br /> của chúng ta nữa. Thực trạng này đặt ra cho quân đội ta những thách thức mới trong chiến<br /> thuật phòng tránh, đánh trả đối phương được trang bị vũ khí công nghệ cao. Đồng thời đặt<br /> ra yêu cầu cấp bách cho đội ngũ cán bộ làm công tác nghiên cứu trong lĩnh vực nhìn đêm<br /> phải nhanh chóng nắm bắt và ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất để<br /> nghiên cứu, thiết kế chế tạo ra thật nhiều khí tài nhìn đêm có chất lượng cao, sớm đưa vào<br /> sản xuất để trang bị cho quân đội, góp phần vào sự nghiệp bảo vệ Tổ quốc.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> [1]. Krzysztof Chrzanowski, “Review of night vision technology”. Opto-Electronics<br /> Review, Vol. 21, No. 2 (2013), pp. 153-181.<br /> [2]. Krzysztof Chrzanowski, “Review of infrared systems”. 2005.<br /> <br /> <br /> <br /> 34 Nguyễn Thu Cầm, …, “Tình hình nghiên cứu… nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.”<br /> Những vấn đề chung<br /> <br /> [3]. Michael C.Dudzik, “The infrared and electro-optical systems handbook”. Vol. 4-<br /> Electro-optical systems design, analysis and testing (1993).<br /> [4]. Binbow company, “Состояние и перспективы развития техники ночного<br /> видения”. 2005.<br /> [5]. Карасик В.Е., “Орлов В.М. Лазерные системы видения.МГТУ им Баумана”.<br /> 2001.<br /> [6]. Н. Ф. Кощавцев, Ю. Г. Эдельштейн, В. Г. Волков, А. А. Толмачев, С. Ф.<br /> Федотова, Т. К. Кирчевская, “Специальное конструкторское бюро техники<br /> ночного видения (СКБ ТНВ). Приборы и прицелы ночного видения в<br /> СССР/России. История создания”.<br /> [7]. http://www.ulis-ir.com/index.php?infrared-detector=products.<br /> [8]. Nibir K. Dhar, Ravi Dat and Ashok K. Sood, “Advances in Infrared Detector Array<br /> Technology”. 2009.<br /> [9]. http://www.niteurope.com/en.html<br /> [10]. http://www.ir-nova.se/<br /> [11]. Ronald G. Driggers, Van Hodgkin, Richard Vollmerhausen, “What Good Is SWIR -<br /> Passive Day Comparison of VIS, NIR, and SWIR”. Proc. of SPIE, Vol. 8706 (2013).<br /> <br /> <br /> Nhận bài ngày 15 tháng 07 năm 2015<br /> Hoàn thiện ngày 15 tháng 8 năm 2015<br /> Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 9 năm 2015<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa chỉ: Viện Vật lý Kỹ thuật, Viện KH-CNQS;<br /> * Trung tá TS, Phó Viện trưởng; Email: nguyenthucam2003@yahoo.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 35<br />