Når og av hvem det termiske bildekameraet ble oppfunnet

August 11, 2022

Verden vi lever i er ikke perfekt. Og en mann i denne verden prøver hele tiden å forbedre den og definere sin plass i den. Et sted der toppen bare eksisterer i den virtuelle verdenen. Forskere studerte problemet, gikk til løsningen i århundrer, og etter å ha nådd toppen innså de at dette bare er et mellompunkt, ikke en seier. En mann uten vinger drømte alltid om å fly som en fugl. Og han fløy etter å ha designet et fly. Da han tok av i luften, ble han forferdet - det var bare foten av Olympen. Tross alt, fra flyet, var han nærmere å drømme om stjernene, og havet fra en høyde var enormt og like uutforsket. Dette bidro bare til ønsket om å komme videre, inkludert å se lenger, klarere og bedre. Å se, som en katt, i mørket og bruke andres varme fra en levende varmblodig organisme for å oppdage et tredje, praktisk talt ekte "kattesyn". En visjon har åpnet seg og åpner for en rekke nye og uventede løsninger i utviklingen av nesten alle felt av vitenskapelig virksomhet. Dette er bare begynnelsen på en lang og uendelig reise. Stien for studiet og implementeringen av infrarød, i vanlig språkbruk, termisk teknologi, begynte for to århundrer siden. I vitenskapen er det en komplisert-enkel betegnelse for utstrålt termisk energi, definert som "varmesignaturen." I prinsippet er det fordi selv om is avgir termisk energi når en gjenstand varmes opp i proporsjon, øker frigjøringen av termisk energi i infrarøde bølger, noe en slange kan sanse umiskjennelig. Dette er det beste eksemplet på hvordan dette dyret, som ser temperaturforskjellen til gnagere, vellykket angriper byttet sitt i fullstendig mørke. Hvordan virker det?

Når og hvem oppfant termisk bildebehandling
På begynnelsen av det nittende århundre oppdaget astronomen William Herschel, mens han søkte etter en løsning på problemet med å redusere lysstyrken til solens bilde i teleskoper, frigjøring av en stor mengde varme ved bruk av et rødt filter. Når den ble målt, økte varmen i det mørke området utenfor den røde enden av spekteret. Da maksimumspunktet ble etablert, ble det funnet å være langt utenfor den røde enden av spekteret, nå kjent som "det infrarøde bølgeområdet." Denne oppdagelsen kalte han termometrisk omfang. Ytterligere forskning viste at utover dette spekteret er det en usynlig form for lys, kalt "usynlige stråler", som bare sytti år senere fikk det nå kjente navnet "infrarød". Han skaffet forøvrig også det første opptaket av et termisk bilde på papir, som han kalte en termograf. På slutten av det nittende århundre oppfant den amerikanske forskeren Langley en enhet - en bolometer, for å måle termisk stråling. Det var prototypen på dagens svært følsomme termometer, som fokuserte infrarød stråling på plater og målte elektrisk strøm med et galvanometer. På begynnelsen av det tjuende århundre, i 1934, oppfant den ungarske fysikeren Tihanyi det elektroniske TV-kameraet som er følsomt for infrarød stråling. Dette var utgangspunktet for den aktive utviklingen av nattsyn. Siden den gang har nattsynsenheter blitt delt inn i generasjoner. Den gradvise introduksjonen av hver generasjon var assosiert med å øke observasjonsområdet, forbedre bildekvaliteten og redusere vekten og størrelsen på enheter. Kriteriet som definerer den nye generasjonen er hovedkomponenten i enheten - den elektro-optiske omformeren, hvis essens er å gjøre det usynlige synlig ved å øke lysstyrken.
Hvordan termisk bildebehandling ble født
Starten ble gitt av den såkalte «null»-generasjonen hvor det ble brukt en optisk omformer fra det nederlandske selskapet Philips, oppkalt etter en av utviklerne «Holsts glass». Fotokatoden og fosforet ble påført bunnen i to nestede begre. Ved å lage et elektrostatisk felt oppnådde de bildeoverføring. Faktisk, i denne versjonen fungerte utstyret utelukkende ved obligatorisk belysning av observasjonsobjektet med en infrarød spotlight. Selv om enheten var imponerende i størrelse, veldig tung, og med dårlig bildekvalitet, begynte britene masseproduksjon av den for hærens behov i 1942. I løpet av fire år med bruk av denne omformeren ble det aktiv utvikling og produksjon av nattsikter, kikkerter, og systemer for tanker og annet utstyr startet. På sekstitallet ble det forsøkt å produsere enkeltelementdetektorer som skannet og skapte lineære bilder av det som ble sett. På grunn av prosjektets høye kostnader ble ikke denne ideen realisert.
Enkeltkaskadeenheter av denne generasjonen har flere ulemper enn plusser. I den første generasjonen av den elektrooptiske enheten ble en skjør glassvakuumpære med fotokatodefølsomhet brukt som hovedelement. Denne enheten ga et klart bilde i midten og forvrengte alt i kantene. Med en side- eller frontalkilde med sterkt lys ble instrumentet praktisk talt "blindt". Om natten uten ekstra infrarød belysning var sikten også nesten null. På sekstitallet, med utviklingen av fiberoptisk teknologi, ble det mulig å forbedre enhetene til den første generasjonen, og erstatte dem med en betinget ett-pluss. Det flate glasset ble erstattet av en fiberoptisk plate, som gjorde det mulig å overføre bilder med stor klarhet, oppnå høy oppløsning gjennom hele rammen og eliminere gjenskinn.
Syttitallet var preget av utviklingen av andre generasjons enheter. Amerikanske forskere utstyrte enheten med en forsterker basert på en mikrokanalplate, hvor elektronene i et spesielt kammer forsterkes mange ganger, og oppnår et utmerket syn. På grunn av dette blir andre generasjon av den elektrooptiske enheten ofte referert til som en inverterenhet.
Det er ikke noe spredningskammer i den følgende andre-pluss-generasjonen, kalt plan, og elektronet kommer direkte inn gjennom den elektron-optiske omformerskjermen. Enheten mistet bildekvaliteten, og samtidig ble hastigheten på bildet i infrarød modus doblet. Innovasjonene la til lysstyrkekontroll og beskyttelse mot side- og frontlys. Disse enhetene tilhørte profesjonelt utstyr.
I 1982 begynte nedtellingen av tredje generasjon av elektro-optiske enheter, forskjellige i design. De brukte gallium, som økte den infrarøde følsomheten med flere ganger. Enheter av denne generasjonen er anerkjent som høyteknologiske og er av stor interesse, først av alt, for det militærindustrielle komplekset. På grunn av fraværet av en fiberoptisk plate, bør det bemerkes at enhetene i fjerde generasjon ikke er beskyttet mot sideveis lyseksponering. Og prisen. Enheten i denne generasjonen overgikk alle rimelige toleranser for å forstå produsentens kostnadsdannelse.
Sannsynligvis for å kompensere for enhetens ulemper og redusere kostnadene, ble enheten av SUPER to-pluss generasjon utviklet. Utviklerne planla å kombinere de teknologiske fordelene til alle tidligere generasjoner av den elektronisk-optiske omformeren i dette utstyret. Resultatet var en veldig følsom fotokatode. Som spesialister innrømmer, er det ingen forskjell mellom Super Two Plus og tredje generasjon. Bortsett fra prisen. Kostnadsmessig tilsvarer Super Two Plus prisen på en gjennomsnittlig budsjettbil.
Første søknader
I begynnelsen av 1930 undersøkte tyske forskere aktivt effekten av termisk stråling på halvledere. Som et resultat ble det utviklet følsomme strålingsmottakere, som spilte en viktig rolle i utviklingen av en rekke infrarøde systemer, produsert opptil fire tusen hver måned, for militærindustrien. De mest suksessrike på 1930-tallet var amerikanerne, som skapte utstyr for å kjøre stridsvogner om natten og nattseverdigheter for skip. I 1941 begynte den britiske marinen å utstyre fartøyer med nattsynsenheter basert på optiske bildekonverterere, noe som hjalp båtene tilbake til hjemmebasen i mørket. Med deres hjelp fant båter som returnerte etter et angrep baseskipet ved signallysene. Nesten samtidig var den tyske hæren utstyrt med infrarødt utstyr for kjøring av stridsvogner om natten, nattriflesikter og flyidentifikasjonssystemer. For eksempel, om natten, ved bruk av to hundre watts frontlykter på tanker lukket med et infrarødt filter, kunne sjåføren se enorme hindringer nesten to hundre meter unna, og riflesiktet fungerte effektivt opptil hundre meter ut. På begynnelsen av sekstitallet utviklet det svenske selskapet AGA en infrarød termisk kamera for militæret, hvis påfølgende modeller for infrarød bildebehandling i mange år var de beste i verden. Da de tre største infrarøde produsentene, de amerikanske selskapene FLIR og Inframetrics og svenske AGEMA Infrared Systems, fusjonerte på midten av nittitallet, startet en ny fase med termisk bildebehandling. I dag er FLIR Systems, et amerikansk selskap, verdens største produsent av kommersielle termiske kameraer for vitenskapelig forskning, industri og landbruk, industri og landbruk, overvåking av luftbårne objekter og nattsyn.