August 11, 2022
Den verden vi lever i er ikke perfekt. Og en mand i denne verden forsøger konstant at forbedre den og definere sin plads i den. Et sted, hvis top kun findes i den virtuelle verden. Ved at studere problemet gik videnskabsmænd til dets løsning i århundreder, og efter at have nået toppen indså de, at dette kun er et mellempunkt, ikke en sejr. En mand uden vinger drømte altid om at flyve som en fugl. Og han fløj efter at have designet et fly. Da han lettede i luften, blev han forfærdet - det var kun Olympens fod. Når alt kommer til alt, fra flyet, var han tættere på at drømme om stjernerne, og havet fra en højde var enormt og lige så uudforsket. Dette øgede kun ønsket om at komme videre, herunder at se længere, klarere og bedre. At se, som en kat, i mørket og bruge en andens varme fra en levende varmblodet organisme til at opdage et tredje, praktisk talt ægte "kattesyn". En vision er åbnet og åbner op for et væld af nye og uventede løsninger i udviklingen af næsten alle områder af videnskabelig aktivitet. Dette er kun begyndelsen på en lang og uendelig rejse. Stien til undersøgelse og implementering af infrarød, i almindelig sprogbrug, termisk teknologi, begyndte for to århundreder siden. I videnskaben er der en kompliceret-simpel betegnelse for udstrålet termisk energi, defineret som "varmesignaturen". I princippet skyldes det, at selvom is udsender termisk energi, når en genstand opvarmes i forhold, øges frigivelsen af termisk energi i infrarøde bølger, hvilket en slange umiskendeligt kan fornemme. Dette er det bedste eksempel på, hvordan dette dyr, der skelner temperaturforskellen på gnavere, med succes angriber sit bytte i fuldstændig mørke. Hvordan virker det?
Hvornår og hvem opfandt termisk billeddannelse
I begyndelsen af det nittende århundrede opdagede astronomen William Herschel, mens han søgte efter en løsning på problemet med at reducere lysstyrken af solens billede i teleskoper, frigivelsen af en stor mængde varme ved brug af et rødt filter. Når den blev målt, steg varmen i det mørke område ud over den røde ende af spektret. Da maksimumspunktet blev etableret, viste det sig at være langt ud over den røde ende af spektret, nu kendt som "det infrarøde bølgeområde." Denne opdagelse kaldte han det termometriske omfang. Yderligere forskning viste, at ud over dette spektrum er der en usynlig form for lys, kaldet "usynlige stråler", som kun halvfjerds år senere modtog det nu velkendte navn "infrarød". Han fik i øvrigt også den første optagelse af et termisk billede på papir, som han kaldte en termograf. I slutningen af det nittende århundrede opfandt den amerikanske videnskabsmand Langley en enhed - et bolometer, til at måle termisk stråling. Det var prototypen på nutidens meget følsomme termometer, som fokuserede infrarød stråling på plader og målte elektrisk strøm med et galvanometer. I begyndelsen af det tyvende århundrede, i 1934, opfandt den ungarske fysiker Tihanyi det elektroniske tv-kamera, der er følsomt over for infrarød stråling. Dette var udgangspunktet for den aktive udvikling af nattesyn. Siden dengang er nattesynsapparater blevet opdelt i generationer. Den gradvise introduktion af hver generation var forbundet med at øge rækkevidden af observation, forbedre billedkvaliteten og reducere vægten og størrelsen af enheder. Kriteriet, der definerer den nye generation, er hovedkomponenten i enheden - den elektro-optiske konverter, hvis essens er at gøre det usynlige synligt ved at øge lysstyrken.
Hvordan termisk billeddannelse blev født
Starten blev givet af den såkaldte "nul" generation, hvor der blev brugt en optisk konverter fra det hollandske firma Philips, opkaldt efter en af udviklerne "Holsts glas." Fotokatoden og fosforet blev påført deres bunde i to indlejrede bægre. Ved at skabe et elektrostatisk felt opnåede de billedoverførsel. Faktisk fungerede udstyret i denne version udelukkende ved obligatorisk belysning af observationsobjektet med en infrarød spotlight. Selvom enheden var imponerende i størrelsen, meget tung og med dårlig billedkvalitet, begyndte briterne masseproduktion af den til hærens behov i 1942. I løbet af fire års brug af denne konverter blev der aktivt udviklet og produceret nattesigter, kikkerter, og systemer til tanke og andet udstyr begyndte. I tresserne var der forsøg på at producere enkeltelementdetektorer, der scannede og skabte lineære billeder af det sete. På grund af projektets høje omkostninger blev denne idé ikke realiseret.
Enkeltkaskade-enheder af denne generation har flere ulemper end plusser. I den første generation af den elektro-optiske enhed blev en skrøbelig glasvakuumpære med fotokatodefølsomhed brugt som hovedelementet. Denne enhed gav et klart billede i midten og forvrængede alt ved kanterne. Med en side- eller frontalkilde af stærkt lys blev instrumentet praktisk talt "blindt". Om natten uden yderligere infrarød belysning var sigtbarheden også næsten nul. I tresserne, med udviklingen af fiberoptisk teknologi, blev det muligt at forbedre enheder i den første generation ved at erstatte dem med en betinget one-plus. Det flade glas blev erstattet af en fiberoptisk plade, som gjorde det muligt at transmittere billeder med stor klarhed, opnå høj opløsning i hele rammen og eliminere blænding.
Halvfjerdserne var præget af udviklingen af anden generation af enheder. Amerikanske forskere udstyrede enheden med en forstærker baseret på en mikrokanalplade, hvor elektronerne i et specielt kammer forstærkes mange gange, hvilket giver et fremragende syn. På grund af dette omtales den anden generation af den elektro-optiske anordning almindeligvis som en inverteranordning.
Der er intet spredningskammer i den følgende anden-plus-generation, kaldet plan, og elektronen kommer direkte ind gennem den elektron-optiske konverterskærm. Enheden mistede billedkvaliteten, og samtidig blev hastigheden af billedet i infrarød tilstand fordoblet. Innovationerne tilføjede lysstyrkekontrol og beskyttelse mod side- og frontlys. Disse enheder tilhørte professionelt udstyr.
I 1982 begyndte nedtællingen af tredje generation af elektro-optiske enheder, forskellige i design. De brugte gallium, hvilket øgede den infrarøde følsomhed flere gange. Enheder fra denne generation er anerkendt som højteknologiske og er af stor interesse først og fremmest for det militærindustrielle kompleks. På grund af fraværet af en fiberoptisk plade skal det bemærkes, at enhederne i fjerde generation ikke er beskyttet mod lateral lyseksponering. Og prisen. Enheden i denne generation overgik alle rimelige tolerancer for at forstå producentens omkostningsdannelse.
Sandsynligvis for at kompensere for enhedens ulemper og reducere omkostningerne, blev enheden af SUPER to-plus generation udviklet. Udviklerne planlagde at kombinere de teknologiske fordele ved alle tidligere generationer af den elektronisk-optiske konverter i dette udstyr. Resultatet var en meget følsom fotokatode. Som specialister indrømmer, er der ingen forskel mellem Super Two Plus og tredje generation. Bortset fra prisen. Prismæssigt svarer Super Two Plus til prisen på en gennemsnitlig budgetbil.
Første ansøgninger
I begyndelsen af 1930 undersøgte tyske forskere aktivt virkningerne af termisk stråling på halvledere. Som et resultat blev der udviklet følsomme strålingsmodtagere, som spillede en væsentlig rolle i udviklingen af talrige infrarøde systemer, produceret op til fire tusinde hver måned, til militærindustrien. De mest succesrige i 1930'erne var amerikanerne, som skabte udstyr til at køre kampvogne om natten og nattesigter til skibe. I 1941 begyndte den britiske flåde at udstyre fartøjer med nattesynsanordninger baseret på optiske billedkonvertere, som hjalp bådene med at vende tilbage til deres hjemmebase i mørke. Med deres hjælp fandt både, der vendte tilbage efter et angreb, basisskibet ved dets signallys. Næsten samtidig var den tyske hær udstyret med infrarødt udstyr til at køre kampvogne om natten, natriffelsigter og flyidentifikationssystemer. For eksempel om natten, når man brugte to hundrede watts forlygter på tanke lukket med et infrarødt filter, kunne føreren se enorme forhindringer næsten to hundrede meter væk, og riffelsigtet fungerede effektivt op til hundrede meter ude. I begyndelsen af tresserne udviklede det svenske firma AGA et infrarødt termisk kamera til militæret, hvis efterfølgende modeller til infrarød billeddannelse i mange år var de bedste i verden. Da de tre største infrarøde producenter, de amerikanske virksomheder FLIR og Inframetrics og det svenske AGEMA Infrared Systems, fusionerede i midten af halvfemserne, begyndte en ny fase af termisk billeddannelse. I dag er FLIR Systems, en amerikansk virksomhed, verdens største producent af kommercielle termiske kameraer til videnskabelig forskning, industri og landbrug, industri og landbrug, overvågning af luftbårne objekter og nattesyn.