bildw1.jpgbildw2.jpgBildverstärker, auch Restlichtverstärker genannt, sind Elektronenröhren, die in ihrer einfachsten Form aus einer Photokathode (als Kathode) und einem phosphorbeschichteten Leuchtschirm (als Anode) bestehen. Diese beiden Elektroden sind als dünne Schicht auf jeweils einem scheibenförmigen transparenten Substrat aufgebracht, die entweder aus Glas oder einer Faseroptik bestehen. Der Raum zwischen diesen beiden flächenhaften Bauteilen ist evakuiert und enthält je nach Bauform bzw. Generation (s.u.) weitere Elektroden und gegebenenfalls eine Mikrokanalplatte.

Der Bildverstärker verstärkt geringe Lichtmengen, so dass sie mit dem Auge oder elektronischen Bildaufnehmern (beispielsweise CCDs) registriert werden können. Wenn die Photokathode in einem Spektralbereich außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches des menschlichen Auges empfindlich ist, kann der Bildverstärker ultraviolette beziehungsweise infrarote Strahlung sichtbar machen. In diesem Spezialfall bezeichnet man den Bildverstärker als Bildwandler.

Nahfokus-Bildverstärker

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Diese einfachste Bauform enthält keine zusätzlichen Elektroden. Der Aufbau ähnelt einem Plattenkondensator: Fotokathode und Leuchtschirm befinden sich jeweils auf der Innenseite einer Glasplatte: die Scheibe mit der Fotokathode befindet sich eingangsseitig, die mit dem Leuchtschirm ausgangsseitig. Der Zwischenraum zwischen beiden parallelen Platten (Abstand typisch 1 mm) ist evakuiert.

Aufbau

Auf die Photokathode wird ein Bild projiziert (mit einem Objektiv, wie auf die Filmebene eines Fotoapparates). Aus jedem so beleuchteten Punkt der Photokathode treten Photoelektronen aus (durch den Fotoeffekt) und werden durch eine hohe elektrische Spannung (typisch 10 kVolt) über den Abstand hinweg zum Leuchtschirm hin beschleunigt. Dort erzeugen sie im Auftreffpunkt einen Lichtfleck (durch Kathodolumineszenz), dessen Helligkeit proportional zur Eingangsbeleuchtung ist. So kann auf der Ausgangsseite ein monochromes, verstärktes Bild der aufgenommenen Szene betrachtet werden.

Inverter

Der Inverter enthält zusätzlich eine oder mehrere Fokussierelektroden, um den Abstand zwischen Photokathode und Leuchtschirm erhöhen zu können. Neben einer einfacheren Handhabung der Hochspannung kann dies dazu genutzt werden, das Eingangsbild zu verkleinern, um es der Größe der nachfolgenden optischen Komponenten anzupassen. Der Name "Inverter" leitet sich daraus ab, dass das Ausgangsbild auf dem Kopf steht.

Generationen

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Die Typen der Restlichtverstärker werden als Generationen bezeichnet.

Bildverstärker der nullten Generation

Einfacher Lichtumwandler, der Infrarotstrahlung in sichtbare umwandelt. Entwicklung um 1940.

Bildverstärker der ersten Generation

Aufbau wie bei Nahfokus-Bildverstärker beschrieben. Lichtverstärkung je nach Bauart und Zahl der Verstärkungsstufen 1'000-8'000-fach. Lebensdauer ca. 2'000 Stunden. Einführung um 1950.

Bildverstärker der zweiten Generation, der Generation zwei plus bzw zwei super plus

Zusätzlich eine Mikrokanalplatte zwischen Photokathode und Leuchtschirm, die als flächenhaft auflösender Sekundärelektronenvervielfacher arbeitet. Lichtverstärkung 15'000 bis 60'000-fach. Lebensdauer 2'000 bis 15'000 Stunden. Einführung um 1960.

Bildverstärker der dritten Generation

Photokathode auf GaAs-Basis. Ionenbarriere auf Mikrokanalplatte zur Steigerung der Lebensdauer. Sie enthalten spezielle Photokathoden, die für den Einsatz im nahen Infrarot-Bereich optimiert sind. Lichtverstärkung >40'000-fach. Lebensdauer >10'000 Stunden.Entwicklung Ab Anfang der 70er Jahre in den USA.Erster Flug mit Gen.3 Brille 1978. Eingeführt in der US Arme 1982.

Elektronenröhre

Image intensifier | Amplificador de luz | Valonvahvistin | Restlichtversterker | Lysforsterker