Kad un kas izgudroja termiskās attēlveidošanas kameru

Augusts 11, 2022

 

Kad un kas izgudroja termoattēlveidošanas kameru - 11. gada 2022. augusts

Pasaule, kurā mēs dzīvojam, nav ideāla. Un cilvēks šajā pasaulē nemitīgi cenšas to uzlabot un definēt savu vietu tajā. Vieta, kuras virsotne pastāv tikai virtuālajā pasaulē. Pētot problēmu, zinātnieki gadsimtiem ilgi gāja uz tās risinājumu un, sasnieguši virsotni, saprata, ka tas ir tikai starppunkts, nevis uzvara. Cilvēks bez spārniem vienmēr sapņoja lidot kā putns. Un viņš lidoja, izstrādājis lidmašīnu. Paceļoties gaisā, viņš bija šausmās – tā bija tikai Olimpa pakāje. Galu galā no lidmašīnas viņš bija tuvāk tam, lai sapņotu par zvaigznēm, un okeāns no augstuma bija milzīgs un tikpat neizpētīts. Tas tikai vairoja vēlmi virzīties uz priekšu, tostarp redzēt tālāk, skaidrāk un labāk. Redzot kā kaķi tumsā un izmantojot kāda cita dzīva siltasiņu organisma siltumu, lai atklātu trešo, praktiski reālo "kaķa redzējumu". Vīzija ir pavērusies un paver virkni jaunu un negaidītu risinājumu gandrīz katras zinātniskās darbības jomas attīstībā. Tas ir tikai ilga un nebeidzama ceļojuma sākums. Infrasarkano staru, parastajā valodā runājot, siltuma tehnoloģiju izpētes un ieviešanas ceļš sākās pirms diviem gadsimtiem. Zinātnē izstarotajai siltumenerģijai ir sarežģīts-vienkāršs apzīmējums, kas definēts kā "siltuma signāls". Principā tas ir tāpēc, ka pat tad, ja ledus izstaro siltumenerģiju, objektam sakarstot proporcionāli, palielinās siltumenerģijas izdalīšanās infrasarkanajos viļņos, ko čūska var nekļūdīgi sajust. Šis ir labākais piemērs tam, kā šis dzīvnieks, saskatot grauzēju temperatūras starpību, veiksmīgi uzbrūk savam upurim pilnīgā tumsā. Kā tas darbojas?

Kad un kurš izgudroja termisko attēlveidošanu
Deviņpadsmitā gadsimta sākumā astronoms Viljams Heršels, meklējot risinājumu Saules attēla spilgtuma samazināšanas problēmai teleskopos, atklāja liela siltuma daudzuma izdalīšanos, izmantojot sarkano filtru. Mērot, siltums palielinājās tumšajā reģionā aiz spektra sarkanā gala. Kad tika noteikts maksimuma punkts, tika konstatēts, ka tas atrodas tālu aiz spektra sarkanā gala, ko tagad sauc par "infrasarkano viļņu diapazonu". Šo atklājumu viņš sauca par termometrisko tvērumu. Turpmākie pētījumi parādīja, ka ārpus šī spektra pastāv neredzama gaismas forma, ko sauc par "neredzamajiem stariem", kas tikai septiņdesmit gadus vēlāk saņēma tagad pazīstamo nosaukumu "infrasarkanais". Starp citu, viņš ieguva arī pirmo termoattēla ierakstu uz papīra, ko viņš nosauca par termogrāfu. Deviņpadsmitā gadsimta beigās amerikāņu zinātnieks Lenglijs izgudroja ierīci - bolometru termiskā starojuma mērīšanai. Tas bija mūsdienu ļoti jutīgā termometra prototips, kas fokusēja infrasarkano starojumu uz plāksnēm un mērīja elektrisko strāvu ar galvanometru. Divdesmitā gadsimta sākumā, 1934. gadā, ungāru fiziķis Tihani izgudroja elektronisko televīzijas kameru, kas ir jutīga pret infrasarkano starojumu. Tas bija sākumpunkts aktīvai nakts redzamības attīstībai. Kopš tā laika nakts redzamības ierīces ir sadalītas paaudzēs. Katras paaudzes pakāpeniska ieviešana bija saistīta ar novērojumu diapazona palielināšanu, attēla kvalitātes uzlabošanu un ierīču svara un izmēra samazināšanu. Jauno paaudzi definējošais kritērijs ir ierīces galvenā sastāvdaļa - elektrooptiskais pārveidotājs, kura būtība ir padarīt neredzamo redzamu, palielinot spilgtumu.
Kā radās termiskā attēlveidošana
Sākumu deva tā dēvētā "nulles" paaudze, kurā tika izmantots Nīderlandes kompānijas Philips optiskais pārveidotājs, kas nosaukts viena no izstrādātājiem "Holsta stikls". Fotokatods un fosfors tika uzklāti uz to dibeniem divās ligzdotās vārglāzēs. Izveidojot elektrostatisko lauku, viņi panāca attēla pārsūtīšanu. Faktiski šajā versijā aprīkojums darbojās tikai ar obligātu novērošanas objekta apgaismojumu ar infrasarkano starmešu gaismu. Lai arī ierīce bija iespaidīga izmēra, ļoti smaga un ar sliktu attēla kvalitāti, briti sāka tās masveida ražošanu armijas vajadzībām 1942. gadā. Četros šī pārveidotāja lietošanas gados notika aktīva nakts tēmēkļu, binokļu izstrāde un ražošana, un sākās sistēmas tankiem un citam aprīkojumam. Sešdesmitajos gados bija mēģinājumi ražot viena elementa detektorus, kas skenēja un izveidoja redzētā lineārus attēlus. Projekta augsto izmaksu dēļ šī ideja netika realizēta.
Šīs paaudzes vienas kaskādes ierīcēm ir vairāk trūkumu nekā plusi. Pirmajā elektrooptiskās ierīces paaudzē kā galvenais elements tika izmantota trausla stikla vakuuma spuldze ar fotokatoda jutību. Šī ierīce sniedza skaidru attēlu centrā un izkropļoja visu malās. Ar sānu vai priekšējo spilgtas gaismas avotu instruments praktiski kļuva "akls". Naktī bez papildus infrasarkanā apgaismojuma arī redzamība bija gandrīz nulle. Sešdesmitajos gados, attīstoties optisko šķiedru tehnoloģijai, radās iespēja uzlabot pirmās paaudzes ierīces, aizstājot tās ar nosacītu viens plus. Plakanais stikls tika aizstāts ar optiskās šķiedras plāksni, kas ļāva pārraidīt attēlus ar lielu skaidrību, iegūt augstu izšķirtspēju visā kadrā un novērst atspīdumu.
Septiņdesmitie gadi iezīmējās ar otrās paaudzes ierīču attīstību. Amerikāņu pētnieki aprīkoja ierīci ar pastiprinātāju, kura pamatā ir mikrokanālu plāksne, kur elektroni īpašā kamerā tiek daudzkārt pastiprināti, iegūstot izcilu redzi. Šī iemesla dēļ otrās paaudzes elektrooptiskā ierīce parasti tiek saukta par invertora ierīci.
Nākamajā otrajā plus paaudzē, ko sauc par plakanu, nav izkliedēšanas kameras, un elektrons nonāk tieši caur elektronu-optiskā pārveidotāja ekrānu. Ierīce zaudēja attēla kvalitāti, un tajā pašā laikā attēla ātrums infrasarkanajā režīmā tika dubultots. Inovācijas papildināja spilgtuma kontroli un aizsardzību pret sānu un priekšējo gaismu. Šīs ierīces piederēja profesionālam aprīkojumam.
1982. gadā sākās trešās paaudzes elektrooptisko ierīču atpakaļskaitīšana, kas atšķiras pēc konstrukcijas. Viņi izmantoja galliju, kas vairākas reizes palielināja infrasarkano staru jutību. Šīs paaudzes ierīces ir atzītas par augsto tehnoloģiju, un tās, pirmkārt, interesē militāri rūpniecisko kompleksu. Tā kā nav optiskās šķiedras plāksnes, jāņem vērā, ka ceturtās paaudzes ierīces nav aizsargātas no sānu gaismas iedarbības. Un cena. Šīs paaudzes ierīce pārspēja visas saprātīgās pielaides, izprotot ražotāja izmaksu veidošanos.
Iespējams, lai kompensētu ierīces trūkumus un samazinātu izmaksas, tika izstrādāta SUPER divi plus paaudzes ierīce. Izstrādātāji plānoja šajā iekārtā apvienot visu iepriekšējo paaudžu elektronu-optiskā pārveidotāja tehnoloģiskās priekšrocības. Rezultāts bija ļoti jutīgs fotokatods. Kā atzīst speciālisti, starp Super Two Plus un trešo paaudzi nav nekādas atšķirības. Izņemot cenu. Izmaksu ziņā Super Two Plus atbilst vidēja budžeta auto cenai.
Pirmie pieteikumi
1930. gada sākumā vācu zinātnieki aktīvi pētīja termiskā starojuma ietekmi uz pusvadītājiem. Rezultātā tika izstrādāti jutīgi starojuma uztvērēji, kuriem bija būtiska loma daudzu infrasarkano staru sistēmu izstrādē, kuras katru mēnesi saražo līdz četriem tūkstošiem militārās rūpniecības vajadzībām. 1930. gados veiksmīgākie bija amerikāņi, kuri radīja aprīkojumu tanku vadīšanai naktī un nakts tēmēkļus kuģiem. 1941. gadā Lielbritānijas flote sāka aprīkot kuģus ar nakts redzamības ierīcēm, kuru pamatā ir optiskie attēla pārveidotāji, kas palīdzēja laivām tumsā atgriezties savā bāzē. Ar viņu palīdzību laivas, kas atgriezās pēc uzbrukuma, atrada bāzes kuģi pēc signālgaismām. Gandrīz tajā pašā laikā Vācijas armija tika aprīkota ar infrasarkano staru aprīkojumu tanku vadīšanai naktī, nakts šautenes tēmēkļiem un lidmašīnu identifikācijas sistēmām. Piemēram, naktī, izmantojot divsimt vatu priekšējos lukturus uz tvertnēm, kas slēgtas ar infrasarkano staru filtru, vadītājs varēja redzēt milzīgus šķēršļus gandrīz divsimt metru attālumā, un šautenes tēmēklis efektīvi darbojās līdz simts metriem ārpusē. Sešdesmito gadu sākumā zviedru uzņēmums AGA izstrādāja infrasarkano staru termovizoru militārpersonām, kura turpmākie infrasarkano staru attēlveidošanas modeļi daudzus gadus bija labākie pasaulē. Kad deviņdesmito gadu vidū apvienojās trīs lielākie infrasarkano staru ražotāji, amerikāņu kompānijas FLIR un Inframetrics un zviedru AGEMA Infrared Systems, sākās jauns termoattēlveidošanas posms. Mūsdienās FLIR Systems, amerikāņu uzņēmums, ir pasaulē lielākais komerciālo termiskās attēlveidošanas kameru ražotājs zinātniskiem pētījumiem, rūpniecībai un lauksaimniecībai, rūpniecībai un lauksaimniecībai, gaisa objektu uzraudzībai un nakts redzamībai.

Mēs izmantojam sīkdatnes, lai padarītu mūsu vietni vieglāk lietojamu. Izmantojot vietni, jūs piekrītat sīkdatņu izmantošanai.
Uzziniet vairāk par sīkfailu iestatījumiem Privātuma politika Saprotams