Die im Dunkeln sieht man doch!

3475

Die im Dunkeln sieht man doch!

Nachtsicht ist auf verschiedene Weise möglich. Wie die Geräte auf dem Markt funktionieren und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erklärt MARTIN ERBINGER.

Dem breiten Angebot an Nachtsichtgeräten stehen vergleichsweise wenige Möglichkeiten zur Information gegenüber. Dies kann zu Missverständnissen oder ernüchternden Fehlkäufen führen. Auf einschlägigen Internetseiten, in Herstellerbroschüren oder auf Messeständen schwirren Begriffe, wie Generationen, Bildverstärkerröhren, Lichtverstärkung und kryptische Kürzel wie XD4, XH72, CG, XX1141, wild durcheinander. Der Laie staunt, und selbst der Fachmann wundert sich sehr oft über die Termini und deren Auslegungen. Viele Anbieter interpretieren technische Fakten manchmalrecht eigenwillig. Ein Nachtsichtgerät (NSG oder auch NVD von „night vision device“, Nachtsehvorrichtung) nutzt schwaches oder für das menschliche Auge unsichtbares, infrarotes Licht, um ein für den Benutzer sichtbares Abbild der Umgebung zu erzeugen. Auch nach Sonnenuntergang ist immer noch sogenanntes Restlicht vorhanden, abgesehen von wenigen Ausnahmen, wie in Höhlen oder Kellern. Dieses Licht stammt entweder direkt von natürlichen Lichtquellen, wie Mond und Sternen, oder von Straßenbeleuchtungen, vorbeifahrenden Autos und sonstigen Quellen. Der Mensch sieht nachts nichts, weil er im langwelligen infraroten Frequenzbereich praktisch blind ist.Aufgrund der Funktion wäre der Begriff „Bildverstärker“ oder „Bildwandler“ allerdings korrekter als „Restlichtverstärker“. Neu ist diese Technik übrigens nicht – schon in den 1930er Jahren wurde die Bildverstärkerröhre patentiert und gegen Ende des Zweiten Weltkrieges bei deutschen Sondereinheiten in Fahrzeugen oder auf Handfeuerwaffen eingesetzt.

Aufbau: Der innere Aufbau aller Nachtsichtgeräte mit Bildverstärker beziehungsweise Bildwandlerröhre ähnelt sich. Das Objektiv des NSG projiziert die Bildinformation auf die Vorderseite der Bildwandler/Bildverstärkerröhre. Dort wird das optische Bild in ein Elektronenstrahlbild umgeformt und anschließend verstärkt. Wie bei der Bildröhre eines Fernsehers wandelt der Phosphorschirm
an der Röhrenhinterseite das verstärke Elektronenstrahlbild wieder in ein sichtbares optisches Bild um, welches durch das Okular betrachtet wird. Objektiv und Okular lassen eine Anpassung an unterschiedliche
Entfernungen beziehungsweise die Sehschärfe des Nutzers zu. Bei einem Okular spricht man von monokularen Geräten, bei zwei Okularen von binokularen. Zweitere haben zwei unabhängige Strahlengänge, also je ein Objektiv, ein Okular und eine Röhre pro Auge. Nur binokulare Geräte ermöglichen nächtliches, räumliches Sehen.

Röhren und Generationen: Je nachdem, wie die interne Umformung und Verstärkung erfolgt, lassen sich Bildverstärkerröhren (IIT, „image intensifier tubes“) in Kategorien, die sogenannten Generationen, einteilen. Eine lichtempfindliche, chemische Beschichtung kleidet die Vorderseite der Bildverstärkerröhre aus. Dieser Teil der Röhre heißt Photokathode. Treffen die vom Objektiv fokussierten Lichtstrahlen nun auf dieser auf, schlagen die Lichtteilchen Elektronen aus ihr heraus – das optische Bild konvertiert in ein Elektronenstrahlbild, wobei die Farbinformation verloren geht. Bei Generation-1-(Gen.1)-Röhren sind der Beschichtung verschiedene Alkalimetalle zugefügt, um die Lichtempfindlichkeit gegenüber den schon im Zweiten Weltkrieg verwendeten Röhren der Gen. O zu erhöhen. Da diese Gen. 0 immer eine starke infrarote Zusatzbeleuchtung benötigt, wird sie auch als „aktiver Röhrentyp“ bezeichnet. Modernere Typen ab Gen. 1 kommen ohne solche Zusatzbeleuchtung aus und heißen „passive Röhren“. Eines der wenigen heute noch verfügbaren Nachtsichtgeräte mit Gen-0.-Röhre ist das ehemalige Bundeswehr-Beobachtungsgerät „Fero 51“. Bei gutem Gesamtzustand und mit einem passenden, starken IR-Scheinwerfer kann dieses große und schwere Gerät durchaus noch sehr gute Bilder liefern. Eine angelegte Hochspannung von bis zu 30 Kilovolt (kV) (die Erzeugung der Spannung erzeugt das für diese Geräte typische hohe, leise Pfeifen) beschleunigt die aus der Photokathode geschlagenen Elektronen in der evaku ierten Röhre auf den Schirm am Röhrenende zu. Bei Gen.-0- und Gen.-1- Röhren liegt die Spannung am Anodenkegel an. Ab der Generation 2 finden sich in den Verstärkerröhren die sogenannten Mikrokanalplatten – speziell beschichtete Glasplättchen mit mehreren Millionen schräger Löcher. Dringt nun ein sog. Primärelektron aus der Photokathode in einen solchen Kanal ein, prallt es an die Wandung des Kanals und schlägt dort Elektronen heraus, die wiederum weitere Elektronen herausschlagen. Diese Elektronen vervielfachung bewirkt eine wesentlich höhere Verstärkungsleistung gegenüber Gen.-0- und Gen.-1-Röhren, sodass bei Gen.-2-Röhren auch deutlich niedrigere Spannungen ausreichen. Geräusche dieser Generationfalls deutlich leiser. Bei diesen Röhren finden schon Zusatzfunktionen, Anpassung der Verstärkung an das vorhandene Licht, die ABC (Automatic Brightness Control) sowie ein Schutz vor Überblendung. In Europa setzt man auf die Gen.-2-Technologie, die durch Verbesserrungen der Steuerelektronik und Optimierung der Beschichtungen von Photokathode Phosphorschirm vorangetrieben wird. Die Schirme dieser Röhren werden beim Ausschalten sofort dunkel, ältere Röhren (Gen. 0 und Gen. 1) leuchten nach. In den USA schuf man die Gen. 3, die sich durch die Galliumarsenidbeschichtung (GaAs) der Photokathode auszeichnet. Diese sehr lichtempfindliche Verbindung reagiert auch auf das von den Vorgängergenerationen nicht nutzbare, sehr langwellige Infrarot-Restlicht. Helle Objekte weisen bei der Betrachtung mit Gen.-3-Geräten ausgeprägte Lichthöfe („HALO“) auf, die andere Bildbereiche überblenden können. Die empfindliche GaAs-Schicht muss durch eine Schutzbeschichtung (Ionenbarriere) geschützt werden, da die Lebensdauer sonst nur wenige Stunden betragen würde. Leider reduziert diese Barriere auch die Ansprechempfindlichkeit der Photokathode wieder. Um trotzdem auf vernünftige Betriebszeiten zu kommen, werden die Röhren nicht durchgehend betrieben, sondern getaktet, also immer wieder kurz ausgeschaltet. Dies erfolgt so schnell, dass das menschliche Auge es nicht wahrnimmt. Diese Taktung (engl. gating) erfolgt in Abhängigkeit des vorhandenen Restlichtes automatisch, weshalb dieser charakteristisch leise „singende“ Röhrentyp auch als „autogated“ bezeichnet wird. Diese Röhren halten sogar kurzzeitig Tageslichtbetrieb aus, was bei anderen Typen schnell zu Schäden führt. Die sogenannten „OMNI“-Klassen von OMNI III bis VIII beschreiben aufsteigend die Qualitäten innerhalb der Gen.-3-Röhren. „Pinnacle“-Röhren sind solche mit (ausgesuchter) Spitzenleistung. Die Schutzschichten oder „films“ sind bei den modernsten, derzeitigen Röhrentypen sehr dünn ausgeführt (thin film)
oder fehlen ganz (filmless).

Für die Kombination aus Dünnfilm- oder Filmlostechnologie in Verbindung mit Autogating hat sich der Begriff der Gen.-4-Röhre eingebürgert, obwohl dieser Begriff noch nicht offiziell vergeben wurde, wie es bei 0 bis 3 der Fall ist. Gen.-3-Röhren unterliegen strengsten Ausfuhrkontrollen aus den USA. Legal sind Gen.-3-Röhren nur sehr schwer außerhalb der Vereinigten Staaten erhältlich.Beim Auftreffen der Elektronenstrahlung auf den Phosphorschirm am Röhrenende entsteht wie beim Röhrenfernseher ein verstärktes, üblicherweise in Grüntönen gehaltenes Bild. Grün des- halb, weil wir diese Farbe am besten wahrnehmen. Das menschliche Auge erkennt grüne Farbtöne schon bei der geringsten Intensität und kann Abstufungen am feinsten auflösen. Daneben gibt es noch „gelbe“ Schirme oder solche, die Schwarz-Weiß-Bilder erzeugen (Onyx).Betrügerische Verkäufer verwechseln gern einmal den Unterschied zwischen Geräten der 1. Generation (0-Generation Zweiter Weltkrieg) und Gen.- 1-Modellen. Genauso wird aus einem Gerät mit einer Gen.-2-Röhre schon mal ein viel teureres 3. Generation- Gerät.

Das IEA 922-4 ist ein typischer Vertreter der monokularen Nachtsichtgeräte

Röhrenbezeichungen: Bei den Zusätzen zu den Generationsbezeichnungen finden sich kreative, aber aussagefreie Bezeichungen. XD4 oder XD5 steht nicht für Gen. 4 beziehungsweise 5 Röhren. Diese Begriffe stehen für bestimmte Qualitätsabstufungen leistungsgesteigerter Gen.-2-Röhren (Gen. 2 +) des Herstellers Photonis. CG steht für „commercial grade“. Das sind für höchste Anforderungen gebaute Röhren, die bestimmte Spezifikationen nicht erfüllten (oft auch nur in einer Hinsicht) und deshalb vergleichsweise günstig zivil gehandelt werden. Je nach Sorgfalt der sie aussuchenden Firma können hier sehr gute Röhren mit kleinen Schönheitsfehlern, wie ein paar dunklen Punkten, darunter sein.

Wichtige Röhrendaten:

Hersteller Generation/Modell/Typennummer Seriennummer
Empfindlichkeit
Auflösung
Signal/Rauschverhältnis
Neu oder gebraucht – Betriebsstundenzahl

Kennzahlen: Kennzahlen beschreiben die Leistung von Röhren und ermöglichen auch einen Vergleich. Die Lichtempfindlichkeit oder Photosensitivität wird in Mikro-Ampere per Lumen (μA/lm) gemessen. Je höher der Wert, umso mehr Elektronen entstehen vereinfacht ausgedrückt aus dem auftreffenden Licht.
Je höher die in Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) ausgedrückte Auf- lösung, umso schärfer und feiner kann das von der Röhre erzeugte Bild werden. Das Produkt aus Lichtempfindlichkeit und Auflösung heißt FOM (Fi- gure Of Merit) und dient zur schnellen Beurteilung von Röhren. Geräte mit einer schon recht ordentlichen FOM von 1 600 dürfen zum Beispiel nicht aus den USA ausgeführt werden. Eine vierte Kennzahl beschreibt das Verhältnis von verstärktem Signal und Hintergrundrauschen. Je höher das s/n-Verhältnis, umso rauschfreier und reiner ist das Ausgangssignal der Röhre.Das in μlux ausgedrückte „EBI“ beschreibt das Eigenleuchten der Röhre – je niedriger, desto besser, weil die Röhre sonst zu sehr nach hinten leuchtet und den „Grüngesichtereffekt“ erzeugt.
Was ein Nachtsichtgerät tatsächlich leistet, hängt nicht nur von der Röhre ab. Die Qualität des Objektivs und Okulars spielen hier ebenso mit hinein, wie auch die Abstimmung aller Komponenten aufeinander. Auch bei der Röhre liefert ein ausgewogenes Zusammenspiel aller Werte die nutzbarste Leistung.
Man findet die Daten einer Röhre auf dem zugehörigen Datenblatt, einer Art „technischem Ausweis“ mit den individuell ermittelten Leistungszahlen und der genauen Typenbezeichnung. So lässt sich eine Röhre eindeutig beschreiben und identifizieren – kein seriöser Händler macht aus Typ, Seriennumer und Datenblatt ein Geheimnis. Nur wer ausgemusterte, „vom Lastwagen gefallene“ oder bei Kampfhandlungen „verloren gegangene“ Röhren verbaut, drückt sich „verständlicherweise“ um solcherlei Angaben. Eine genaue Bezeichnung der verwendeten Röhren stellt heute keine Know-How-Preisgabe dar. Moderne Röhren haben eine Lebensdauer von über 5 000, meist sogar über 10 000 Betriebsstunden. Stöße bis 500 G (Erdbeschleunigung) vertragen sie ebenfalls. Negativ wirken sich fortgesetzte Vibrationen aus.

Infrarot (IR)-Beleuchtung: Gelegentlich reicht das vorhandene Restlicht nicht aus, um genug zu sehen. Entweder braucht man dann ein besseres NSG, oder eine infrarote Zusatzbeleuchtung. Diese verbessert die Beobachtungsleistung auch bei schwächeren Nachtsichtgeräten – ein Gen.-1-Gerät mit passender IR-Beleuchtung (jede Röhrengeneration bevorzugt einen bestimmten Frequenzbereich) kann ein nicht unter- stütztes Gen.-3-Gerät ausstechen.

Scheinwerfer mit Glühbirnen und vorgeschalteten Filtern gelten heute nicht mehr als zeitgemäße Lösung, weil die IR-Filter den Wirkungsgrad der Leuchtmittel zusätzlich senken und extrem große und leistungsfähige Lampen für geringe Leuchtweiten erforderlich werden. Man rechnet pro Meter Leuchtweite rund ein Watt Scheinwerferleistung.

Infrarot (IR)-Beleuchtung: Gelegentlich reicht das vorhandene Restlicht nicht aus, um genug zu sehen. Entweder braucht man dann ein besseres NSG, oder eine infrarote Zusatzbeleuchtung. Diese verbessert die Beobachtungsleistung auch bei schwächeren Nachtsichtgeräten – ein Gen.-1-Gerät mit passender IR-Beleuchtung (jede Röhrengeneration bevorzugt einen bestimmten Frequenzbereich) kann ein nicht unter- stütztes Gen.-3-Gerät ausstechen.

Scheinwerfer mit Glühbirnen und vorgeschalteten Filtern gelten heute nicht mehr als zeitgemäße Lösung, weil die IR-Filter den Wirkungsgrad der Leuchtmittel zusätzlich senken und extrem große und leistungsfähige Lampen für geringe Leuchtweiten erforderlich werden. Man rechnet pro Meter Leuchtweite rund ein Watt Scheinwerferleistung.

Infrarot (IR)-Beleuchtung: Gelegentlich reicht das vorhandene Restlicht nicht aus, um genug zu sehen. Entweder braucht man dann ein besseres NSG, oder eine infrarote Zusatzbeleuchtung. Diese verbessert die Beobachtungsleistung auch bei schwächeren Nachtsichtgeräten – ein Gen.-1-Gerät mit passender IR-Beleuchtung (jede Röhrengeneration bevorzugt einen bestimmten Frequenzbereich) kann ein nicht unter- stütztes Gen.-3-Gerät ausstechen.

Scheinwerfer mit Glühbirnen und vorgeschalteten Filtern gelten heute nicht mehr als zeitgemäße Lösung, weil die IR-Filter den Wirkungsgrad der Leuchtmittel zusätzlich senken und extrem große und leistungsfähige Lampen für geringe Leuchtweiten erforderlich werden. Man rechnet pro Meter Leuchtweite rund ein Watt Scheinwerferleistung.

Moderne Taschenlampen mit Diodentechnologie (LED, Light Emmitting Dioden = lichtimitierende Dioden) eignen sich nicht für die Bestückung mit IR-Filtern. LEDs erzeugen Licht nach einem anderen Prinzip als Glühbirnen. Der hohe Wirkungsgrad beruht unter anderem darauf, dass Weißlicht-LEDs kaum IR- oder Wärmestrahlung, sondern ausschließlich sichtbares Licht erzeugen. Besser ist es, hier gleich zu einer LED- Lampe zu greifen, die nur Licht eines engen Wellenlängenbereiches aussendet – häufig sind dies 840 Nanometer (nm). Gegenüber Lampen mit Filter sind IR- Diodenleuchten gleicher Leuchtleistung wesentlich kompakter und brauchen nur Bruchteile an elektrischer Leistung. Fokussierbare IR-LED-Lampen ermöglichen flächige „Vorfeldbeleuchtung“ bis hin zum fast punktgenauen An- strahlen weit entfernter Objekte. Eine (Abstrahl-)Leistung von 75 Milliwatt (mW) reicht für die meisten Gen.-2- Geräte aus. Selbst bei wechselnden Temperaturen und rauer Behandlung halten gute IR-LEDs einige Tausend Betriebsstunden.

Infrarotlaser markieren hinsichtlich Leistung wie auch Kompaktheit und Preis die Obergrenze bei IR-Leuchtmitteln. Mit strahlaufweitender Optik und Dimmer eignen sie sich insbesondere für große Reichweiten und punktgenaue Ausleuchtungen. Leistungsfähige Laser stellen eine Gefährdung für Geräteröhre und Augen dar, weil sie in Sekunden(-Bruchteilen) irreparable blinde Flecken in die Röhrenbeschichtung oder Augennetzhaut brennen können. Dazu ist keine direkte Bestrahlung notwendig, es reichen Reflexionen aus dem Nahbereich, von Verkehrsschildern oder nassem Laub in der Nähe. Besonders heimtückisch: Man sieht das IR-Laserlicht mit bloßem Auge nicht und merkt entstandenen Schaden oft erst dann, wenn es zu spät ist. Ein Zertifikat hinsichtlich der Augensicherheit (Laserklasse 1) ist ein absolutes Muss.

Für nahe Ausleuchtung bieten sich Laser weniger an. Die Strahlaufweitung ist dabei gering, was zu einer allzu punktuellen Bestrahlung einerseits und, bei fehlendem Dimmer, Blender- scheinungen andererseits führen kann. Flächige Ausleuchtungen sind aufgrund der geringen erzielbaren Kegel von rund 15 Grad erst ab Entfernungen über 30 Meter zufriedenstellend möglich.

Eine einfache Streulichtblende in Form einer Röhre aus Gummi, Pappe oder Kunststoff, am Lampenkopf verhindert störendes Streulicht. Die Länge sollte den zwei- bis dreifachen Durchmesser der Lichtaustrittsöffnung an Lampe oder Laser betragen.

 

Röhrencharakteristika:

Gen. 0: Beleuchtung erforderlich; Anodenkegel

Gen. 1: Multialkaliphotokathode; Anodenkegel

Gen. 1+: wie Gen. 1, aber mit Glasfaseroptik

Gen. 2: Multikanalplatte statt Anodenkegel; ABC (Helligkeitskontrolle)

Gen. 3: Galliumarsenidbeschichtung in Photokathode

ANZEIGEAboangebot