Makalah Fisika tentang Nightscoop



BAB 1
Pendahuluan
A.   Latar Belakang Masalah
Gelombang elektromagnetik banyak diterapkan dalam kehidupan manusia. Gelombang elektromagnetik meliputi: gelombang radio, gelombang mikro dan radar, cahaya tampak, inframerah, sinar UV, dan sinar X. Yang sering kita dengar mengenai salah satu gelombang elektromagnetik, yaitu inframerah. Inframerah banyak digunakan dalam bidang kesehatan, antara lain: untuk mendiagnosis sel kanker, inframerah sebagai media komunikasi yang menghubungkan antara dua perangkat berdasarkan sistem sensor, sebagai pencitraan pandangan seperti nightscoop,dsb. Mungkin bagi sebagian orang, nightscoop terdengar asing. 
Untuk itu, akan saya jelaskan tentang nightscoop.


B.   Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, saya merumuskan rumusan masalah sebagai berikut.
1.      Apa itu Nightscoop?
2.      Bagaimana asal mula Nightsccop ditemukan?
3.      Bagaimana cara membuat dan cara kerja Nightscoop?
4.      Apakah Nightscoop mempunyai limbah yang berbahaya?
5.      Bagaimana Nightscoop dikemudian hari?

C.   Tujuan Makalah
Sejalan dengan rumusan masalah di atas, makalah ini disusun dengan tujuan untuk mengetahui dan mendeskripsikan:
1.      Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Nightscoop.
2.      Untuk mengetahui asal mula Nightscoop.
3.      Untuk mengetahui cara membuat dan cara kerja Nightscoop.
4.      Untuk mengetahui apakah Nightscoop mempunyai limbah yang berbahaya.
5.      Untuk mengetahui Nightscoop dikemudian hari.
 
BAB 2
Isi
A.   Pengertian Nightscoop
Nightscoop, atau perangkat penglihatan malam, digunakan untuk meningkatkan penglihatan manusia dalam kondisi cahaya yang sangat rendah.
Secara garis besar dapat dibagi dua berdasarkan teknologi yang digunakan:
1.      Menggunakan perbedaan suhu (Thermal Imaging/Infra Red)
 
2.      Dengan teknologi Image Enhancement/mempertinggi level kontras.


Ada beberapa jenis cakupan penglihatan malam. Inframerah sistem pencitraan, juga disebut sebagai "aktif" perangkat penglihatan malam, fokus cahaya inframerah pada sebuah adegan. Inframerah di luar spektrum cahaya tampak dari manusia, sehingga balok itu sendiri tidak terdeteksi. Teknologi gambar pengubah mengubah adegan diterangi oleh inframerah sehingga gambar terlihat. Sistem thermal imaging bekerja dengan cara yang sama, mengubah pola panas yang dipancarkan oleh benda-benda, orang, atau hewan menjadi gambar visual. Perangkat penglihatan malam ini disempurnakan untuk digunakan masa perang dan juga kemudian tersedia secara komersial yang disebut sistem nightscoop yang pasif. Sistem ini memperkuat saat mengambil gambar dalam cahaya minimal, seperti cahaya bintang, menjadi gambar terlihat. Pandangan melalui perangkat penglihatan malam pasif dapat dari 20.000 menjadi 50.000 kali lebih terang dari mata telanjang.
Nightscoop dikembangkan untuk penggunaan militer, di mana melihat dalam gelap adalah keuntungan taktis yang jelas. Amerika Serikat menggunakan nightscoop dalam Perang Vietnam dan sangat efektif dalam Perang Teluk Persia. Nightscoop  juga digunakan oleh pasukan polisi baik perkotaan dan pedesaan. Pada akhir 1990-an, Nightscoop diperjualbelikan. Nightscoop mulai muncul di beberapa mobil high-end dan dipasarkan secara langsung kepada konsumen untuk penggunaan rekreasi.

B.   Sejarah
Penelitian Nightscoop dimulai pada 1940-an. Militer Amerika Serikat mendirikan program teknologi pengembangan night vision akhir 1940-an, dan pada 1950 sudah dapat melihat sistem inframerah. Ini merupakan teknologi aktif, yang berarti menggunakan sinar diarahkan cahaya inframerah. Meskipun sinar itu sendiri tak terlihat oleh mata telanjang, lawan dipersenjatai dengan teknologi setara sehingga dengan mudah bisa mengambil balok. Orang yang bisa melihat sinar inframerah pada 1950-an dan 1960-an disebut sebagai "Generasi 0" teknologi.

ITT Corporation (sekarang MIT Industries, Inc) di Roanoke, Virginia, mulai memproduksi Nightscoop untuk militer Amerika Serikat pada tahun 1958. Departemen Pertahanan Amerika Serikat mendirikan Laboratorium Visi Malam pada tahun 1965, yang didedikasikan untuk meningkatkan teknologi yang ada. Selama tahun 1960, para ilmuwan mengembangkan sistem penglihatan malam pertama kali yang bisa diterapkan secara pasif. Perangkat ini disebut sistem "Starlight" karena mampu untuk mengambil dan memperkuat gambar yang terlihat oleh cahaya bintang. Starlight juga dikenal sebagai perangkat "Generasi 1". Starlight bekerja dengan baik di bawah sinar bulan. Nightscoop pertama kali digunakan dalam pertempuran Perang Vietnam.

Tak lama setelah perang, peningkatan teknologi yang dikembangkan menyebabkan Nightscoop berukuran lebih kecil, Nightscoop dengan ukuran lebih kecil mempunyai resolusi yang lebih baik. Instrumen ini lebih dapat diandalkan disebut "Generasi 2." Militer Amerika Serikat terus mengembangkan dan menyempurnakan teknologi Nightscoop selama 1970-an dan 1980-an, pemakaian senjata dengan Nightscoop yang diwujudkan dalam bentuk kacamata melibatkan militer dan pilot pelatihan. Perangkat Generasi 2 yang pasif mampu menghasilkan gambar yang terlihat baik dalam situasi cahaya yang sangat rendah.

"Generasi 3" Teknologi ini dikembangkan pada akhir 1980-an. Perangkat Nightscoop yang baru ini menggunakan gallium arsenide untuk bahan katoda foto di dalam tabung intensifier image. Ini menghasilkan resolusi yang lebih baik bahkan dalam situasi cahaya yang sangat rendah. Amerika Serikat memerintahkan Nightscoop digunakan secara luas dalam Perang Teluk Persia, di mana teknologi itu memungkinkan pasukan untuk melihat tidak hanya dalam gelap tetapi melalui debu dan asap juga. Pada 1990-an, Departemen Pertahanan telah mengurangi pendanaan untuk pengembangan Nightscoop, dan beberapa produsen mulai mencari pasar konsumen. Seseorang dapat membeli Nightscoop di Amerika Serikat, tetapi ekspor mereka masih dibatasi.

C.   Bahan Baku
Tabung intensifier image, merupakan komponen utama dari perangkat Nightscoop, terdiri dari jutaan rambut halus serat kaca optik. Kaca yang digunakan adalah formula khusus yang melindungi karakteristik yang diinginkan bila dipanaskan dan ditarik. Kualitas kaca optik digunakan untuk lensa mata dan jendela output. (Jendela keluaran adalah lensa mata, seperti lensa mata teropong tradisional.) Bahan lain yang digunakan dalam tabung intensifier image adalah fosfor dan gallium arsenide. Tubuh tabung terdiri dari logam dan keramik, dan logam yang digunakan adalah alumunium, kronium, dan indium.

D.   Disain
Perangkat Nightscoop yang pasif bekerja dengan mengirimkan cahaya melalui lensa, sebuah tabung gambar yang meningkat, dan lensa lain. Cahaya masuk melalui lensa objektif, yang mirip dengan lensa kamera yang bagus. Lensa memfokuskan cahaya ke dalam tabung intensifier image.
Tabung adalah bagian paling kompleks dari perangkat Nightscoop. Tabung ini dibuatan secara manual dengan spesifikasi yang tepat. Tabung adalah tabung vakum dengan katoda foto, sumber listrik, piring microchannel, dan layar fosfor (layar yang memancarkan cahaya dengan elektron). Katoda menyerap cahaya (foton) dan mengubah foton menjadi elektron. Elektron dikalikan ribuan kali ketika mereka ke tabung, dengan alat seperti wafer yang tipis yang disebut plate microchannel.

Sebuah plate microchannel mempunyai ukuran 1 inci (25 mm) dan diameter sekitar 0,04 inci(1 mm), serta tebalnya seperempat inci. Didalam plate ini terdapat jutaan tabung kaca mikroskopis, atau saluran. Plate microchannel untuk Nightscoop yang terbaru mengandung lebih dari 10 juta saluran. Saluran ini melepaskan elektron dengan cara memantulkan elektron melalui tabung. Saluran harus mempunyai diameter dan spasi yang sama di atas plate untuk menghasilkan gambar yang jelas. Elektron kemudian mengenai layar fosfor. Layar fosfor mengubah kembali  gambar elektron menjadi gambar cahaya, dan berfokus pada jendela output.

Secara keseluruhan tabung gambar bervariasi ukurannya, tapi tabung terakhir cukup kecil untuk masuk ke dalam pemakaian senjata atau menjadi sepasang kacamata militer. Misalnya, produk saat ini tersedia dari ITT adalah Generasi 3 yang berukuran 4,5 inci (11 cm), lebar 2 inci (5 cm), dan tinggi 2,25 inci (5,5 cm), termasuk lensa. Secara keseluruhan alat ini berbobot 13,8 ons (0,4 kg)

E.     Cara Membuat
Lebih dari 400 langkah yang berbeda diperlukan untuk membuat komponen inti, tabung intensifier image. Produsen melakukan beberapa langkah proses  utama secara bersamaan di berbagai pabrik.

    
1. Langkah pertama adalah membuat foto-katoda. Produsen dapat membeli putaran preformed dari kaca untuk plate foto-katoda dari subkontraktor. Pekerja memisahkan wafer gallium arsenide ke kaca dan panas. Arsenide galium mencair dan ini bahan untuk kaca.
    
2. Kemudian bagian yang dimasukkan ke dalam cetakan, yang mencetak substrat galium arsenide.
    
3. Pekerja kemudian menggiling dan memoles bagian.
    
4. Sementara itu, plate kaca microchannel dibentuk menggunakan sistem yang dikenal sebagai proses dua imbang. Dimulai dengan cor atau batang baja diekstrusi dari kaca formula khusus. Batang baja adalah tanah yang dibentuk seperti batang dengan diameter beberapa sentimeter. Batang ini dimasukan ke dalam tabung hampa jenis lain dari kaca. Ini disebut cladding. Kaca cladding nantinya akan terukir keluar, namun memberikan keseragaman serat lebih dalam proses menggambar.
    
5. Sekarang kaca diambil untuk pertama kalinya. Batang baja digantungkan secara vertikal di bagian atas tungku. Tinggi oven hanya beberapa meter. Tungku ini memiliki kontrol suhu yang sangat halus, sehingga titik-titik berbeda sepanjang panjangnya dapat diselenggarakan pada temperatur yang berbeda. Batang baja dipanaskan di atas tungku sekitar 932 °F (500 °C). Sebuah bulatan bentuk kaca di bagian bawah batang baja, seperti tetesan air yang keluar dari keran. Karena bulatan itu jatuh, hal itu menyebabkan untai tunggal kaca turun, sekitar 0,04 inci (1 mm) dari diameter. Alur ini mendingin karena membentang. Jauh di bawah tungku, untai yang mencengkeram di kedua sisinya dengan mesin traksi, yang gulungan sepanjang serat, membentuk ke diameter yang diinginkan tepat. Pemotong klip serat dengan panjang yang seragam (panjang sekitar 6 inci [15 cm]) dan menyebarkannya ke dalam sebuah ikatan. Beberapa ribu serat yang diikat bersama-sama membentuk sebuah segi enam. Bundel heksagonal kemudian ditarik untuk kedua kalinya, menyebabkan terjadinya proses dua tarikan.
    
6. Penarikan kedua terlihat sama seperti yang pertama, dengan ikatan heksagonal ditangguhkan di bagian atas tungku zona dan dipanaskan. Serat yang ditarik menjadi bentuk heksagonal sekitar 0,04 inci (1 mm) dari diameter. Karena kaca khusus membuat penampang nya properti, serat dari hasil imbang kedua adalah geometris mirip dengan ikatan lebih besar, dengan struktur sarang lebah tabung kaca masih utuh, dan seluruh struktur hanya dikurangi ukurannya. (Jarak tabung kaca kini telah berkurang menjadi beberapa ratus milimeter.) Serat yang dihasilkan dari hasil imbang ini kedua juga dipotong dan dibundel, mirip dengan seri pertama.
    
7. Berkas yang dihasilkan dari serat dipanaskan dan ditekan di bawah vakum, yang sekering serat bersama. Pada titik ini, ikatan serat dikenal sebagai sebuah Boule. Untuk membuat plate microchannel, Boule dipotong pada sudut yang agak miring ke irisan seperti wafer yang tipis. Irisan digiling dan dipoles. Plate kemudian diakhiri dengan asam etch untuk menghapus kaca kelongsong agar lebih lembut. Melepaskan kaca cladding membuka saluran di seluruh plate. Setiap lempeng kemudian dilapisi dengan nikel-krom.
    
8. Berikutnya, sebuah film oksida aluminium diatur ke kedua permukaan, sehingga masing-masing saluran dapat membawa muatan listrik. Plate microchannel ini dapat bervariasi diameternya tergantung pada penggunaannya, tetapi ketebalan tetap pada sekitar 0,04 inci (1 mm). Ukuran standar untuk plate microchannel adalah diameternya 0,9 inci (25 mm), tetapi juga bisa sebesar 4,9 inci (12,5 cm) diameternya.
    
9. Selanjutnya, layar fosfor dan tubuh tabung dirakit. Layar itu sendiri merupakan disk serat optik kecil yang mungkin diberikan oleh subkontraktor. Para produsen intensifier image harus mengikatkan layar ke bagian logam yang tersambung di tabung, dan kemudian menerapkan fosfor. Layar dijatuhkan ke dalam flens dan terikat dengan sebuah cincin dari bahan fusable disebut frit. Frit adalah senyawa kaca khusus yang dibuat untuk logam dan kaca di bawah panas tinggi. Bagian logam lainnya dipasang di atas layar, membuat sebagian kecil bulat. Bagian ini dikirim pada trek melalui tungku, yang mencair frit, ikatan semua komponen bersama-sama. Setelah bagian tersebut didinginkan, dibersihkan, dan dipoles, fosfor disemprotkan atau disikat ke bagian. Suatu larutan fosfor dalam air dituangkan masuk fosfor menempel di layar, dan kemudian air terkuras keluar.
    
10. Pekerja merakit tubuh tabung dengan memposisikan bersama serangkaian logam kecil dan cincin keramik. Cincin masing-masing memiliki fungsi yang tepat, mendukung bagian-bagian berbeda yang akan dimuat ke dalam tabung. Isolator dan konduktor juga ditambahkan pada saat ini. Beberapa bagian dari tubuh tabung terbuat dari logam lunak yang disebut indium. Tabung dirakit dijalankan melalui dapur, dan bagian-bagian indium mencair dan sekering, memegang tabung bersama-sama.
    
11. Ketika semua komponen utama diproduksikan, mereka dimasukan dengan tangan ke dalam tubuh tabung. Ini adalah pekerjaan yang sangat rumit dilakukan dalam lingkungan-di kamar khusus membutuhkan fasilitas kamar yang bersih, para pekerja memakai jas laboratorium, sarung tangan, dan tempat kerja dilindungi oleh terpal plastik. Bagian-bagian mekanis terkunci di tempatnya. Pertama plate microchannel terkunci. Kemudian pekerja taktik-las elektroda ke bagian yang akan membawa tegangan.
    
12. Unit sebagian dirakit diambil di sebelah sebuah peralatan yang disebut stasiun knalpot. Di stasiun knalpot, udara dikeluarkan dari tabung, meninggalkan ruang hampa. Di bawah vakum, katoda dimasukkan ke tempatnya dan diaktifkan. Setelah ini dilakukan, tubuh, katoda, dan layar yang ditekan bersama-sama. Di bawah tekanan tinggi, antarmuka indium antara bagian sekering, bergabung dengan semua elemen secara permanen.

Mekanisme internal dari lingkup Nightscoop sederhana. Anoda adalah neon, dan akan memancarkan cahaya. (Alat ini mengacu pada anoda neon sebagai layar fosfor.) Lingkup ini tidak menggunakan plate microchannel untuk meningkatkan kualitas gambar. Dalam lingkup yang lebih kompleks, plate microchannel bercampur antara katoda dan anoda.
    
13. Selanjutnya, tabung intensifier image berjalan melalui beberapa tahap pengujian untuk memastikan, diaktifkan dan bekerja dalam parameter yang diharapkan. Ketika tabung terbukti berfungsi dengan benar, pekerja kawat itu agar catu dayanya. Kemudian tabung diatur menjadi bagian yang disebut "boot", yang menyerupai gelas plastik sederhana. Booting ini membentuk sebuah perumahan yang merangkum tabung untuk melindunginya. Boot ditutup dan disegel di bawah ruang hampa. Sekarang tabung intensifier image selesai. Setelah mengalami putaran lebih beberapa pengujian. Tes dapat bervariasi, tergantung pada tujuan penggunaan. Komponen diuji secara menyeluruh kemudian pindah ke proses perakitan akhir. Di sini mereka masuk ke dalam casing untuk kacamata, pemandangan senjata, teropong, atau apa pun produk Nightscoop terakhir.

F.    Cara Kerja
·         Image enhancement
Teknologi ini bekerja dengan cara mengumpulkan cahaya dalam jumlah yang sedikit, termasuk bagian bawah dari spektrum inframerah, ada tapi mungkin tidak terlihat oleh mata kita, dan memusatkan ke suatu titik sehingga kita dapat dengan mudah mengamati gambar
·         Thermal imaging
Teknologi ini beroperasi dengan menangkap bagian atas dari spektrum inframerah, yang dipancarkan secara panas oleh benda bukan hanya cahaya. Benda panas, seperti badan yang panas, lebih memancarkan cahaya daripada benda dingin seperti pohon atau bangunan.

G.   Kualitas Kontrol
Pengendalian mutu pada setiap langkah dari proses manufaktur adalah penting untuk tabung intensifier image agar bekerja dengan baik. Produsen besar telah melalui proses sehingga setiap langkah diuji atau diukur, dan pekerja tidak bisa bergerak bagian ke langkah berikutnya jika bagian tersebut belum memenuhi persyaratan kualitas kontrol. Produsen menggunakan kalibrasi peralatan canggih untuk mengukur hal-hal seperti diameter dari serat kaca, ketebalan plate microchannel, dan suhu dalam berbagai tungku. Bahan disediakan oleh subkontraktor, diperiksa karena mereka datang ke pabrik. Peralatan yang digunakan untuk pengujian kalibrasi itu sendiri sering diuji untuk akurasi.

Produk akhir diuji dengan berbagai cara untuk memastikan bahwa setiap perangkat bekerja sebagaimana mestinya. Setiap perangkat diperiksa untuk tindakan visualnya. Pemeriksaan lainnya mungkin menunjukkan betapa sulitnya perangkat ini dalam kondisi yang sulit. Perangkat Nightscoop selesai setelah diuji untuk bagaimana merespon shock dan getaran, dan mungkin ada tes drop. Untuk beberapa kebutuhan militer, perangkat dapat mengalami hari-hari panas yang ekstrim dan kelembaban.

H.   Efek samping/Limbah
Pembuatan perangkat Nightscoop dapat mengakibatkan beberapa limbah berbahaya, bahan kimia banyak digunakan dalam pembersih dan etsa. Namun, beberapa produsen telah mampu menggantikan bahan kimia yang berbahaya menjadi kurang beracun atau tidak beracun, dan secara umum proses manufaktur sekarang lebih bersih daripada ketika teknologi pertama kali dikembangkan. Tabung intensifier image  yang mahal dan sulit untuk diproduksi, sehingga produsen mencoba untuk menggunakan sisa sebanyak mungkin. Jika tabung dibangun yang tidak berfungsi, itu akan dibongkar dan bagian-bagian digunakan kembali.

I.       Masa Depan
Industri Nightscoop sekarang tersedia bagi pasar konsumen non-militer. Sementara harga masih tinggi, dengan meningkatnya permintaan, harga mungkin menurun sampai teknologi ini cukup terjangkau. Teknologi ini telah digunakan oleh penegak hukum dan pencarian dan penyelamatan tim. Sebagai produk menjadi lebih dalam kisaran harga konsumen, dan karena gambar dilihat dapat direkam oleh kamera video atau foto-foto, fotografer, pengamat satwa liar, pelaut, berkemah, dan banyak lainnya mungkin mulai menggunakan teknologi night vision dengan cara lebih inovatif.

BAB 3
Kesimpulan
Nightscoop adalah peralatan digunakan untuk meningkatkan penglihatan manusia dalam kondisi cahaya yang sangat rendah (malam hari).  Secara garis besar dapat dibagi dua berdasarkan teknologi yang digunakan. Pertama adalah menggunakan perbedaan suhu (Thermal Imaging/Infra Red) dan yang kedua adalah dengan teknologi Image Enhancement/mempertinggi level kontras.
Nightscoop ada 2 macam, yaitu Nightscoop aktif dan Nightscoop pasif. Awalnya Nightscoop digunakan oleh militer Amerika Serikat. Namun, seiring jalannya waktu, alat ini mulai diperjualbelikan.
Nightscoop mempunyai 4 generasi, meliputi:
1.      Generasi 0
2.      Generasi 1
3.      Generasi 2
4.      Generasi 3

Nightscoop terbuat dari tabung the intensifier image, yang merupakan komponen utama dari Nightscoop, yang terdiri dari jutaan rambut halus serat kaca optik. Cara membuat Nightscoop tidaklah mudah karena diperlukan lebih dari 400 langkah yang berbeda untuk membuat komponen inti, tabung intensifier image.
Kualitas Nightscoop tidak perlu diragukan lagi. Karena hal itu telah diuji oleh produsen menggunakan kalibrasi peralatan canggih. Pekerja tidak bisa ke langkah berikutnya jika bagian tersebut belum memenuhi persyaratan kualitas kontrol.
Pembuatan Nightscoop dapat mengakibatkan bahan kimia yang berbahaya. Namun, beberapa produsen telah menggantikan bahan kimia yang berbahaya tersebut menjadi kurang beracun bahkan tak beracun sama sekali, dan secara umum proses umum proses manufaktur sekarang lebih bersih daripada ketika teknologi pertama kali dikembangkan.


Daftar Pustaka





























Komentar

Postingan Populer