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lunes, 15 de febrero de 2010

Intensificadores de luz residual.



Al hablar en un artículo anterior del sistema de visión infrarroja MSIS, un visitante del blog solicitaba que comentase algo sobre los equipos de visión nocturna del tipo intensificador de luz. En respuesta a esta amable solicitud muestro aquí parte de un artículo que en su día publiqué en la revista Defensa de mi estimado maestro y amigo Vicente Talón, al que desde este modesto blog le envío un cariñoso saludo.




A finales de 1985 tuve la oportunidad de trabajar con un visor Philips, la sensación fue maravillosa, por primera vez podíamos ver en la oscuridad.

En 1986 a bordo del patrullero “HJ-III”, una noche prestaba servicio de vigilancia en la costa de Estepona. Detectamos por radar el eco de un barco que se dirigía hacia nuestra posición. Por medio del visor Philips distinguimos la inconfundible silueta de un patrullero de la clase “Lazaga”, que a oscuras se acercaba para identificarnos a nosotros que también navegábamos sin luces.

Para evitar trabajos, y riesgos innecesarios, me dirigí al patrullero de la Armada por medio del VHF: “Patrullero tipo Lazaga, aquí …”. Por distintos motivos me di cuenta de que sus tripulantes quedaron asombrados por el hecho de que hubiésemos advertido que se trataba de un patrullero de la clase “Lazaga”, cuando ellos aún se aproximaban para intentar reconocernos.

Quise ser discreto, pues yo sabía incluso que era concretamente el “Alsedo”, el único de los seis de su clase que por aquel entonces montaba un mástil de contramedidas tras la antena de radar, y que pude distinguir perfectamente a distancia con el visor Philips.

Que nadie vea en este ejemplo ninguna crítica a la Armada, a la siempre se ha respetado desde niño. Solo he querido poner de manifiesto, la pequeña ventaja que a veces supone disponer de equipos que otros aún no poseen.




El intensificador de luz Philips como el de la imagen, de los que dispuso el SVA, era una equipo muy robusto, dotado de una excelente óptica.

A continuación les dejo un “tocho” que intenta aclarar ideas sobre estos dispositivos.




Intensificadores de la Luz residual :

Un intensificador de luz está compuesto esencialmente por un tubo multiplicador electrónico que lleva en un extremo un objetivo y en el otro un visor apropiado. Básicamente dispone de un tubo, al vacío, que contiene un foto-cátodo para convertir los fotones de la luz residual (Luz proveniente de la Luna, estrellas, luces artificiales, etc.) que entra por la lente, en foto-electrones, o sea transforma energía luminosa en energía eléctrica. Estos foto-electrones son acelerados en un campo eléctrico, para después impactar contra una pantalla de fósforo momento en que los fotones liberan su energía, y según la cantidad almacenada por cada fotón emitirán un brillo visible que nos permitirá ver imágenes.

Los IL se suelen dividir convencionalmente en tres clases: De Primera, Segunda y Tercera Generación, en razón a sus características técnicas. Algunas personas añaden a esta clasificación otra más que sería la Generación Cero, para referirse a los primitivos equipos dotados del foto-cátodo S-1, que no podían funcionar sin iluminador, de muy pobres prestaciones y que incluso distorsionaban las imágenes. Algunos fabricantes dicen poseer incluso sistemas de cuarta generación, fundamentándose en que sus equipos aportan nuevas ventajas. Pero la verdad es que las mejoras aportadas en los equipos de tercera generación de reciente aparición, si bien incorporan algunos adelantos, no se consideran en general suficientes hasta la fecha para comenzar a hablar de visores de cuarta generación.


Visor AN PVS-7, de procedencia norteamericana muy extendido a nivel mundial, de servicio actualmente en el SVA.


Visores IL de Primera Generación.

Con los IL de primera generación, utilizados por primera vez durante la Guerra de Vietnam, se lograba amplificar la luz residual hasta 2.000 veces. El principio básico de funcionamiento era la de aceleración de los fotones que se produce gracias a la diferencia de potencial entre un foto-cátodo y una pantalla de fósforo. Como en los aparatos IL lo que cuenta es el aumento de la luminosidad, y en los visores dotados de un solo nivel proporcionaban una intensificación útil, pero insuficiente cuando la luz residual era muy débil, se recurrió a añadir dos o tres niveles más escalonados, consiguiendo de esta forma aumentar el brillo de la imagen 150 lm/lm, hasta un máximo de 50.000 lumens. Los tubos de estos visores tenían una vida útil relativamente corta, que se situaba sobre las 1.500 horas de uso.

Con un intensificador de primera generación en noches de luna llena (0,1 lux) se puede conseguir ver hasta unos 300 metros.

En este punto no podemos pasar por alto que las primeras experiencias con equipos intensificadores de luz ya tuvieron lugar durante la Segunda Guerra Mundial. En el verano de 1.944 los primeros blindados alemanes Panther eran dotados con equipos de visión nocturna Nacht Jager, poco tiempo después realizaban algunas destacadas operaciones nocturnas. La infantería alemana fue dotada con el sistema Vampir (Vampiro), pero su alcance máximo era de solo unos 70 metros.



Visores IL de Segunda Generación.

En los sistemas de segunda generación, un MCA (Micro Channel Amplifier), también llamado MCP (Micro Chanel Plate), dotado de placas de micro-cristales, reemplaza al sistema de niveles escalonados. El MCP es básicamente un plato o disco de metal recubierto de cristal que aumenta el número de foto-electrones producidos por el foto-cátodo. Estos disponen normalmente de entre 2 y 6 millones de pequeños agujeros, llamados micro-canales, por donde pasan y chocan los foto-electrones, que así se multiplican. La resolución del equipo es directamente proporcional al número de canales.

O sea, los electrones entran por una extremidad y salen directamente por la otra multiplicándose por el trayecto, para luego ir a impactar contra la pantalla de fósforo provocando de esta forma una intensificación de la imagen. Se consigue en este caso no solo acelerar los foto-electrones, sino también aumentar su número obteniendo así un mayor brillo al chocar con la pantalla de fósforo. De esta forma se podía incrementar la luz residual hasta 40.000 lumens/lumens. Estos visores pueden llegar a tener una vida de 2.500 horas de trabajo aproximadamente.

Algunos equipos empezaron a disponer de otras mejoras, como el auto-enfoque del objetivo, diopter o corrector de dioptrías (de +5 a -5 normalmente), salida a video, y múltiples accesorios.

Según estudios realizados, con uno de estos visores en una noche de luna llena se puede conseguir ver de promedio hasta una distancia de unos 630 metros.



Binoculares Philips BM 8028 incautado a contrabandistas.

Visores IL de Tercera Generación.

Desarrollado a partir de los años ochenta, los resultados conseguidos con los tubos de tercera generación actuales son aún mejores gracias al uso de fotocátodos de arseniuro de galio (GaA) y otros elementos similares, mucho más sensibles que los precedentes. Estos últimos están dotados también del dispositivo de auto-ajuste local de brillo que los anglosajones llaman ABC (Automatic Brithness Control), de tal forma que mantiene en un nivel adecuado el brillo de la pantalla ante los cambios en las condiciones de luz. También disponen del BSP (Bright-Source Protection) que actúa automáticamente reduciendo el voltaje del foto-cátodo, en caso de sobre-iluminación producida por una fuente de luz intensa (Flash, foco, etc.), que provocaba daños en los primeros equipos, así como graves molestias a los ojos de sus usuarios.

El foto-cátodo de un equipo IL de tercera generación es capaz de amplificar la luz residual hasta 60.000 veces, y se estima que puede seguir operativo hasta alcanzar las 10.000 horas de trabajo.

El color verde característico de las pantallas de los IL, se debe sencillamente a que es el más idóneo para que el ojo humano se adapte a la oscuridad luego de mirar a través del visor, y viceversa.

En este punto conviene hablar de los intensificadores dotados de iluminadores infrarrojos, ya que mucha gente tiende a confundirlos con los visores infrarrojos propiamente dichos. Como sabemos los visores IL o Intensificadores de Luz, poseen la capacidad de aumentar la luz residual de la zona miles de veces permitiéndonos así ver en condiciones de luz muy pobre, pero estos equipos intensificadores, por definición, no pueden “ver” en la total oscuridad (cuevas, recintos cerrados sin luz, etc.), ya que allí no hay luz que poder amplificar.

Para paliar esto, algunos equipos desde el principio comenzaron a montar focos emisores de luz cuya frecuencia está en la frontera de la luz visible y la infrarroja, (en la banda de 0,75 a 0,9 micrones) por lo que no es perceptible para el ojo humano. Este emisor o iluminador, emite en todo caso una radiación que el equipo IL puede amplificar y nos permite así poder ver a corta distancia en condiciones de luz muy pobre o en la total ausencia de ella.

Estos emisores se conocen propiamente con la denominación anglosajona Near Infrared (NI) por emitir en los umbrales la franja infrarroja, pero también como emisores láser o infrarrojos, lo que frecuentemente da lugar a confusión.

Habitualmente el iluminador suele ser bien un láser, un diodo o una luz de bulbo especial. Aunque las potencias de estos dispositivos actualmente rara vez sobrepasan los 75 mW, hay que evitar mirar de cerca hacia ellos cuando están en funcionamiento ya que puede ocasionar daños irreparables a nuestros ojos.

No obstante hay que tener claro el concepto, y por lo tanto saber que estos equipos siguen siendo intensificadores de luz y que nunca vamos a poder ver con ellos imágenes térmicas.

Estos iluminadores generalmente van adosados en el exterior del tubo de los IL formando parte de un mismo equipo, aunque también existen iluminadores NI para emplearlos de forma independiente al intensificador a modo de focos o linternas. Hay también otros equipos en los que el iluminador no es visible externamente ya que van instalados en el interior del IL e iluminan a través de su óptica.

Los visores IL son “pasivos”, es decir solo reciben y no emiten señal en ninguna frecuencia, permitiéndonos así observar con total discreción. Por el contrario los intensificadores que hacen uso de emisores o iluminadores NI, se consideran ya “activos”, en el sentido de que cuando emiten un foco luz, este puede ser captado por cualquier otro visor IL, y descubrir así su presencia.

De todos estos equipos mencionados anteriormente, existen tanto en el mercado militar como en el civil infinidad de modelos, si bien hay que tener en cuenta que los más económicos que se ofrecen hoy en día al público, incluso en grandes almacenes y tiendas deportivas, no se pueden comparar con otros más sofisticados y por supuestos más caros, que disponen de ópticas refinadas y gran capacidad de aumento.

Efectivamente, para obtener calidad de imagen y un buen alcance el equipo IL debe tener una buena óptica compuesta por lentes de calidad. Algunos de estos equipos pueden intercambiar objetivos de distintos aumentos según la necesidad del cliente, disponer de otras prestaciones, como salida a TV, encenderse solo cuando acercamos el ojo al objetivo del visor, etc.


Visor de procedencia rusa Baigysh 6U intervenido en gran cantidad a los contrabandistas en los años noventa. Su uso prolongado ocasionaba lesiones oculares.

-Ventajas principales de los visores IL :

Su precio económico.
Su tamaño compacto y ligereza.
Bajo consumo de energía eléctrica.

-Iconvenientes de los visores IL :

Depender de la luz residual, y no poder ver en ausencia de ella o sea en la absoluta oscuridad (salvo aquellos que disponen de iluminadores NI).
No poder ver a través del humo, nubes de polvo, etc.
Lo reducido de su alcance (sobre todo en noches con cielos cubiertos).
No se pueden utilizar con luz diurna.


Uso de los intensificadores.

Lo anteriormente expuesto no debe llevarnos a la errónea conclusión de que los equipos IL no son eficaces, sino a la de que como todo aparato tienen su utilidad, sus ventajas y sus inconvenientes. De hecho siguen siendo útiles en el campo militar, en la navegación, misiones de rescate, vigilancia de perímetros, caza, etc.

En el terreno militar parece que su uso ha quedado relegado a la observación y combate a corta distancia. Quizás la infantería sea el cuerpo que más recurre al empleo de estos medios.

Por otro lado no debemos olvidar que el principio de funcionamiento es diferente al de los sistemas IR, por lo que en ocasiones pueden ser de utilidad cuando no podamos valernos de los sistemas térmicos.

Uno de los principales inconvenientes que tienen los sistemas IL es el no poder discriminar un objetivo cuando detrás de el se encuentren focos importantes de emisión de luz.

Del mismo modo debemos mencionar, que a veces cuando el nivel de luz residual es óptimo, se pueden alcanzar sorprendentes distancias con el uso de estos sistemas.



2 comentarios:

Ignatius dijo...

Gracias... seguro que conservo ese número de "Defensa".

JMMS dijo...

Pues no tiene que dar las gracias Ignatius, es un placer. El artículo se publicó en el número 343 de la revista Defensa.
Saludos.