Mikor és ki találta fel a Thermal Imaging kamerát?

11. augusztus 2022.

A világ, amelyben élünk, nem tökéletes. És egy ember ezen a világon folyamatosan igyekszik javítani és meghatározni a helyét benne. Egy hely, amelynek a teteje csak a virtuális világban létezik. A probléma tanulmányozása során a tudósok évszázadokon át keresték a megoldást, és a csúcsra jutva rájöttek, hogy ez csak egy köztes pont, nem pedig győzelem. A szárnyak nélküli ember mindig arról álmodott, hogy madárként repül. És repült, miután repülőgépet tervezett. Ahogy felszállt a levegőbe, megrémült – ez csak az Olimposz lába volt. Hiszen a repülőgépről közelebb volt ahhoz, hogy a csillagokról álmodjon, és a magasból az óceán hatalmas és feltáratlan volt. Ez csak növelte az előrelépés vágyát, beleértve azt is, hogy tovább, tisztábban és jobban lássunk. Látni, akár egy macskát, a sötétben, és valaki más melegvérű, élő melegvérű szervezetét felhasználva felfedezni egy harmadik, gyakorlatilag valódi „macskalátást”. Egy jövőkép nyílt és nyit új és váratlan megoldások tárházát a tudományos tevékenység szinte minden területének fejlesztésében. Ez csak a kezdete egy hosszú és végtelen utazásnak. Az infravörös, köznyelven termikus technológia tanulmányozásának és megvalósításának útja két évszázaddal ezelőtt kezdődött. A tudományban létezik egy bonyolult-egyszerű megnevezés a kisugárzott hőenergiára, amelyet "hőjelként" határoznak meg. Elvileg azért, mert hiába bocsát ki a jég hőenergiát, miközben egy tárgy felmelegszik, az infravörös hullámokban megnő a hőenergia felszabadulása, amit a kígyó félreérthetetlenül érzékel. Ez a legjobb példa arra, hogy ez az állat, felismerve a rágcsálók hőmérséklet-különbségét, sikeresen támadja meg zsákmányát teljes sötétségben. Hogyan működik?

Mikor és ki találta fel a hőképalkotást
A tizenkilencedik század elején William Herschel csillagász, miközben megoldást keresett a távcsövekben a napfény fényerejének csökkentésére, felfedezte, hogy vörös szűrő használatakor nagy mennyiségű hő szabadul fel. A mérés során a hő a spektrum vörös végén túli sötét tartományban nőtt. Amikor a maximumot megállapították, azt találták, hogy messze túl van a spektrum vörös végén, amelyet ma "infravörös hullámtartománynak" neveznek. Ezt a felfedezést hőmérős távcsőnek nevezte. További kutatások kimutatták, hogy ezen a spektrumon túl létezik a fény egy láthatatlan formája, az úgynevezett "láthatatlan sugarak", amely csak hetven évvel később kapta a már ismert "infravörös" nevet. Mellesleg megszerezte az első hőképfelvételt is papírra, amit termográfnak nevezett el. A tizenkilencedik század végén Langley amerikai tudós feltalált egy eszközt - egy bolométert - a hősugárzás mérésére. Ez volt a mai nagyon érzékeny hőmérő prototípusa, amely az infravörös sugárzást lemezekre fókuszálta, és galvanométerrel mérte az elektromos áramot. A huszadik század elején, 1934-ben Tihanyi magyar fizikus feltalálta az infravörös sugárzásra érzékeny elektronikus televíziós kamerát. Ez volt az éjszakai látás aktív fejlődésének kiindulópontja. Azóta az éjjellátó készülékeket generációkra osztották. Az egyes generációk fokozatos bevezetése a megfigyelési tartomány növelésével, a képminőség javításával, valamint az eszközök súlyának és méretének csökkentésével járt. Az új generációt meghatározó kritérium a készülék fő alkatrésze - az elektro-optikai konverter, melynek lényege, hogy a fényerő növelésével láthatóvá tegyék a láthatatlant.
Hogyan született meg a hőképalkotás
A rajtot az úgynevezett "nulla" generáció adta, ahol a holland Philips cég optikai átalakítóját használták, amelyet az egyik fejlesztő "Holst üvegéről" neveztek el. A fotokatódot és a foszfort két egymásba ágyazott főzőpohárban vittük fel az aljukra. Elektrosztatikus mező létrehozásával képátvitelt értek el. Valójában ebben a változatban a berendezés kizárólag a megfigyelési tárgy infravörös reflektorral történő kötelező megvilágításával működött. Annak ellenére, hogy a készülék lenyűgöző méretű, nagyon nehéz és rossz képminőséggel rendelkezett, a britek 1942-ben megkezdték a hadsereg szükségleteinek tömeges gyártását. Az átalakító négy évnyi használata alatt éjszakai irányzékok, távcsövek aktív fejlesztése és gyártása, és megkezdődtek a tankok és egyéb berendezések rendszerei. A hatvanas években próbálkoztak egyelemes detektorok gyártásával, amelyek letapogatták és lineáris képeket készítettek a látottakról. A projekt magas költsége miatt ez az elképzelés nem valósult meg.
Ennek a generációnak az egykaszkádos eszközeinek több hátránya van, mint előnye. Az elektrooptikai eszköz első generációjában egy törékeny, fotokatód érzékenységű üveg vákuumburát használtak fő elemként. Ez az eszköz tiszta képet adott a közepén, és mindent eltorzított a széleken. Oldalsó vagy elülső erős fényforrással a műszer gyakorlatilag „vak” lett. Éjszaka kiegészítő infra megvilágítás nélkül a látási viszonyok is szinte nulla volt. A hatvanas években a száloptikai technológia fejlődésével lehetővé vált az első generációs készülékek továbbfejlesztése, feltételes one-plusra cserélve. A síküveget száloptikai lemezre cserélték, amely lehetővé tette a nagy tisztaságú képek továbbítását, a nagy felbontás elérését a teljes keretben, és kiküszöbölte a tükröződést.
A hetvenes éveket a készülékek második generációjának kifejlesztése jellemezte. Amerikai kutatók a készüléket egy mikrocsatornás lemezre épülő erősítővel látták el, ahol egy speciális kamrában az elektronokat sokszorosára erősítik, így kiváló látást kapnak. Emiatt az elektrooptikai eszköz második generációját általában inverteres eszköznek nevezik.
A következő második plusz generációban, az úgynevezett planárisban nincs diszpergáló kamra, és az elektron közvetlenül az elektron-optikai konverter képernyőjén keresztül jut be. A készülék elvesztette a képminőséget, és ezzel párhuzamosan a kép sebessége infravörös módban megduplázódott. Az újítások hozzáadták a fényerőszabályozást és az oldalsó és elülső világítás elleni védelmet. Ezek az eszközök a professzionális berendezésekhez tartoztak.
1982-ben megkezdődött az elektro-optikai eszközök harmadik generációjának visszaszámlálása, amely eltérő kialakítású. Galliumot használtak, ami többszörösére növelte az infravörös érzékenységet. Ennek a generációnak az eszközeit high-techként ismerik el, és elsősorban a katonai-ipari komplexum számára érdekesek. A száloptikai lemez hiánya miatt figyelembe kell venni, hogy a negyedik generációs készülékek nincsenek védve az oldalirányú fényhatástól. És az ár. Az ebbe a generációba tartozó készülék minden ésszerű tűréshatárt felülmúlt a gyártó költségképzésének megértésében.
Valószínűleg a készülék hátrányainak kompenzálására és a költségek csökkentésére fejlesztették ki a SUPER két plusz generációs készüléket. A fejlesztők azt tervezték, hogy ebben a berendezésben egyesítik az elektron-optikai konverter összes korábbi generációjának technológiai előnyeit. Az eredmény egy nagyon érzékeny fotokatód lett. Ahogy a szakemberek elismerik, nincs különbség a Super Two Plus és a harmadik generáció között. Kivéve az árat. Költség szempontjából a Super Two Plus egy átlagos olcsó autó árának felel meg.
Első alkalmazások
1930 elején a német tudósok aktívan vizsgálták a hősugárzás félvezetőkre gyakorolt ​​hatását. Ennek eredményeként érzékeny sugárvevőket fejlesztettek ki, amelyek alapvető szerepet játszottak számos infravörös rendszer fejlesztésében, amelyeket havonta négyezerig gyártottak a hadiipar számára. Az 1930-as években a legsikeresebbek az amerikaiak voltak, akik a tankok éjszakai meghajtására és a hajók éjszakai irányzékaira készítettek berendezést. 1941-ben a brit haditengerészet elkezdte felszerelni a hajókat optikai képátalakítókon alapuló éjjellátó eszközökkel, amelyek segítették a hajókat a sötétben visszatérni kiindulópontjukra. Segítségükkel a támadás után visszatérő hajók jelzőlámpáinál találták meg a bázishajót. Szinte egy időben a német hadsereget felszerelték infravörös berendezésekkel a tankok éjszakai meghajtására, éjszakai puska irányzékokkal és repülőgép-azonosító rendszerekkel. Például éjszaka, amikor infraszűrővel lezárt tankokon kétszáz wattos fényszórót használtak, a sofőr csaknem kétszáz méterrel távolabb is hatalmas akadályokat látott, a puska irányzéka pedig száz méterig hatékonyan működött. A hatvanas évek elején a svéd AGA cég infravörös hőkamerát fejlesztett ki a hadsereg számára, amelynek későbbi infravörös képalkotási modelljei hosszú évekig a világ legjobbjai voltak. Amikor a kilencvenes évek közepén a három legnagyobb infravörös gyártó, az amerikai FLIR és Inframetrics, valamint a svéd AGEMA Infrared Systems egyesült, a hőképalkotás új szakasza kezdődött. Ma a FLIR Systems, egy amerikai cég a világ legnagyobb kereskedelmi hőkamerák gyártója a tudományos kutatás, az ipar és a mezőgazdaság, az ipar és a mezőgazdaság, a légi objektumok megfigyelésére és az éjszakai látásra.