Bu yazımda gece görüşü dürbünleri nasıl çalışır hakkında bilgi vereceğim. Öncelikle foto elektrikten başlayalım. Fotoelektrik olay, ilk kez 1800’lerin sonlarında keşfedilmiş, optik bilimine aykırı sonuçlar veren bir fenomendi O zamanlar yaygın kabul bulan, ışığın klasik dalga teorisine ciddi şekilde meydan okumuştur. Bu fizik ikilemini ortadan kaldıran isim Einstein’dır ve 1921’de bu çalışması ona Nobel Ödülü kazandırmıştır. Fotoelektrik olay nedir başlıklı yazımızı inceleyebilirsiniz.
Bir metalik yüzeye ışık kaynağı (daha genel ifadeyle elektromanyetik ışınım) düştüğünde yüzeyden elektron yayımlanabilir. Bu şekilde yayımlanmış elektronlar da (elektron özellikleri değişmemesine rağmen) fotoelektronlar olarak adlandırılır.
Gece Görüşü Dürbünleri Çalışma Prensibi
Gece görüşü cihazları fotoelektrik olaya dayanır. Bu aletler, fotonlara hassas malzemeden koparılan elektronların amplifikasyonuna göre çalışır. Önce bir mercek sistemi ışığı toplayarak, arka tarafı fotoelektrik malzeme ile kaplanmış cam bir plaka üzerine düşürülür. Fotoelektronlar bir kaç yüz voltluk bir potansiyel farkı ile tipik olarak 10 mikron çapında bir çok delik içeren bir ”kanal plakasına” doğru hızlandırılırlar. Deliğin iletken bir iç yüzeyi vardır ve kanal plakasının bir tarafından diğer tarafına doğru ek bir potansiyel farkı uygulanır. Bir fotoelektron bir deliğe çarptığında, etki noktasındaki atomları iyonize eder. Bu iyonizasyon sırasında, elektronlar delik boyunca hızlandırılır ve deliğin duvarlarına çarptıkça başka elektronlar açığa çıkar ve bu böylece sürüp gider.Sonuçta delikten dışarıya çok sayıda elektron çıkar, bunlarda etkilerinin gözle görülebileceği fosforlu bir yüzeye çarpmak üzere hızlandırılırlar. Elektron çığının delik içerisinde tutulmaya zorlanması görüntü kalitesini korur. Görüntü, her biri deliklere karşılık gelen pikseller halinde üretilir.
Elektronik gürültü cihazın sonsuz hassasiyetini engeller. Fotoelektrik yüzeye ulaşan fotonlar ayrıktırlar, sayıları zamanla değişir ve erişim hızları düştükçe, verilen piksellerdeki dalgalanma da artar. Bu dalgalanmalar foton gürültüsü olarak bilinen parlaklık dalgalanmaları olarak ortaya çıkar. Bunu engellemek için, parlaklığın yavaşça oluşup yavaşça kaybolduğu fosforlu bir ekran kullanarak, gelen fotonları uzun süreçlerde bütünleştirmek mümkündür. Ancak bunu da belirli sınırları vardır; bütünleştirme süreci çok uzun olduğunda hareket halindeki cisimler ekranda uzayıp giden lekeler halini alırlar. Bütünleşme süresi 0.25 saniye içerisinde her piksele ulaşan 500 foton ile (yıldız ışığı ile gözlem yapmak için kolaylıkla yakalanabilecek bir seviye) kabul edilebilir görüntüler elde edilebilir.
Özetlemek gerekirse; hemen hemen her obje ( -273 santigradın üzerinde olmak şartı ile ) belli miktarlarda foton yayar. Gece görüşü dürbünü ile baktığımızda çevremizde bulunan nesnelerden vs. yayılan fotonlar görüntü geliştirme tüpü içerisindeki elektronları tahrik eder.Bu tahrik sırasında elektronlar kopmaya başlar. Görüntü geliştirme tüpü içerisine uygulanan akım yardımı ile kopan elektronlar son derece hızlı bir biçimde tüp içerisinde bulunan fosfor kaplı yüzeye çarptırılır. Bu fosfor kaplı yüzey hızla çarpan elektronlarla ışımaya başlar. Bu işlem sonucu ışık insan gözünün görebileceği dalga boyunda foton yaratır.Bu işlemin sonucunda ortaya çıkan görüntü cihazın arkasında bulunan lens sistemi aracılığı ile göze iletilir. İşte bir gece görüşü dürbününde kullanılan adına görüntü geliştirme tüpü , görüntü yoğunlaştırma tüpü veya elektronik yoğunlaştırıcı tüp dediğimiz aslında gece görüşü dürbünlerinin kalbi sayılan bölümünün basit anlatımlı çalışma prensibi budur.
Bu yazımda gece görüşü dürbünleri nasıl çalışır hakkında bilgi vermeye çalıştım, diğer bir yazımda görüşmek üzere.
Kaynaklar:
Fıshbane, Gasiorowicz, Thornton.Temel Fizik.Arkadaş Yayınları, 2003.s.1129