Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)

Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)
Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)

Video: Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)

Video: Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)
Video: Ирина Азер#Самая загадочная блондинка СССР#Irina Azer#The most beautiful blonde of the USSR 2024, Mayo
Anonim

Tulad ng dati, ang mga ugat ng lahat ng mahahalagang bagay sa isang paraan o iba pa ay bumalik sa Sinaunang Greece - ang thermal imaging sa sitwasyong ito ay walang kataliwasan. Si Titus Lucretius Carus ang unang nagmungkahi na mayroong ilang mga "init" na sinag na hindi nakikita ng mata ng tao, ngunit ang bagay na ito ay hindi lumampas sa mga haka-haka na konklusyon. Naalala nila ang tungkol sa thermal radiation sa panahon ng pag-unlad ng teknolohiyang singaw, at kabilang sa mga una ay ang chemist ng Sweden na si Karl Scheele at ang pisisista ng Aleman na si Johann Lambert. Ang una sa kanyang akdang "Chemical Treatise on Air and Fire" ay nararapat sa isang buong init ng kabanata - ang kaganapang ito ay nangyari noong 1777 at naging hinalinhan ng librong "Pyrometry", na isinulat ni Lambert makalipas ang dalawang taon. Natuklasan ng mga siyentista ang kawastuhan ng paglaganap ng mga sinag ng init at natukoy, marahil, ang pinakamahalagang bagay - ang kanilang kasidhian ay nababawasan ng kabaligtaran sa parisukat ng distansya. Ngunit ang pinaka-kapansin-pansin na karanasan sa pag-init ay ginawa ni Marc Auguste Pictet noong 1790, nang magtakda siya ng dalawang mga concave mirror na magkatapat, at sa pokus ng isa ay naglagay siya ng isang pinainit na bola. Sa pamamagitan ng pagsukat ng temperatura ng mga salamin, nalaman ni Pictet ang isang bagay na nakakagulat para sa panahong iyon - ang salamin ay naging mas mainit, na ang pokus ay isang mainit na bola. Ang siyentipiko ay nagpunta sa karagdagang at binago ang pinainit na katawan sa isang niyebeng binilo - ang sitwasyon ay naging eksaktong kabaligtaran. Ganito natuklasan ang kababalaghan ng pagsasalamin ng thermal radiation at ang konsepto ng "sinag ng malamig" ay naging isang bagay ng nakaraan magpakailanman.

Larawan
Larawan

Ang susunod na makabuluhang tao sa kasaysayan ng thermal imaging ay ang nakatuklas ng Uranus at mga satellite nito, ang astronomong Ingles na si William Herschel. Natuklasan ng siyentista noong 1800 ang pagkakaroon ng mga hindi nakikitang sinag, "na may pinakamalaking kapangyarihan sa pag-init", na matatagpuan sa labas ng nakikitang spectrum. Nagtagumpay siya rito sa tulong ng isang baso prisma, na nabubulok ang ilaw sa mga bahagi nito, at isang thermometer, na naitala ang maximum na temperatura sa kanan lamang ng nakikitang pulang ilaw. Bilang isang tagasunod ng New York's corpuscular na mga aral, si Herschel ay matatag na naniniwala sa pagkakakilanlan ng ilaw at nagniningning na init, subalit, pagkatapos ng mga eksperimento sa repraksyon ng hindi nakikitang mga infrared ray, ang kanyang pananampalataya ay medyo napailing. Ngunit sa anumang kuwento, hindi ito kumpleto nang walang awtoridad na matalino na mga tao mula sa agham, na sumisira sa larawan sa kanilang maling haka-haka. Ang papel na ito ay ginampanan ng pisisista na si John Leslie mula sa Edinburgh, na idineklara ang pagkakaroon ng pinainit na hangin, kung saan, sa katunayan, ang napaka "gawa-gawa na mga sinag ng init". Hindi siya masyadong tamad na ulitin ang eksperimento ni Herschel, naimbento para sa isang espesyal na thermometer ng pagkakaiba sa mercury, na naitala ang maximum na temperatura sa zone lamang ng nakikitang pulang spectrum. Si Herschel ay idineklara halos isang charlatan, na itinuturo ang hindi sapat na paghahanda ng mga eksperimento at ang pagkakamali ng mga konklusyon.

Gayunpaman, naiiba ang paghusga ng oras - pagsapit ng 1830, maraming mga eksperimento ng mga nangungunang siyentipiko sa buong mundo ang nagpatunay ng pagkakaroon ng "Herschel rays", na tinawag ni Becquerel na infrared. Ang pag-aaral ng iba't ibang mga katawan para sa kakayahang magpadala (o hindi magpadala) tulad ng radiation ay humantong sa mga siyentipiko na maunawaan na ang likido na pumupuno sa eyeball ay sumisipsip ng infrared spectrum. Sa pangkalahatan, tiyak na isang pagkakamali ng kalikasan na lumikha ng pangangailangan para sa pag-imbento ng isang thermal imager. Ngunit noong ika-19 na siglo, natutunan lamang ng mga siyentista ang likas na katangian ng pagdadala ng init at hindi nakikitang radiation, na napupunta sa lahat ng mga nuances. Ito ay lumabas na ang iba't ibang mga mapagkukunan ng init - isang mainit na takure, mainit na asero, isang lampara ng alkohol - ay may iba't ibang husay na komposisyon ng "infrared pie". Ito ay eksperimentong napatunayan ng Italyano na si Macedonio Melloni sa tulong ng isa sa mga unang aparato sa pag-record ng init - isang bismuth-antimony thermo-column (thermomultiplicateur). Ang pagkagambala ng infrared radiation ay ginawang posible upang makitungo sa hindi pangkaraniwang bagay na ito - noong 1847, sa tulong nito, ang spectrum na may haba ng haba ng haba hanggang sa 1.94 microns ay unang na-standardize.

Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)
Thermal Imaging Chronicle (Bahagi 1)

At noong 1881, isang bolometer ang tumulong sa pang-eksperimentong pisika - isa sa mga unang aparato para sa pag-aayos ng nagliliwanag na enerhiya. Ang himalang ito ay naimbento ng Suwesikong matematiko at pisisista na si Adolf-Ferdinand Svanberg, na nag-install ng isang sobrang manipis na itim na plato sa landas ng infrared radiation, na may kakayahang baguhin ang kondaktibiti ng kuryente sa ilalim ng impluwensya ng init. Ang nasabing isang detektor ng radiation ay ginawang posible upang maabot ang maximum na posibleng haba ng haba ng daluyong sa oras na iyon hanggang sa 5.3 microns, at sa pamamagitan ng 1923, 420 microns ay nakita na sa radiation ng isang maliit na oscillator ng kuryente. Ang simula ng ika-20 siglo ay minarkahan ng paglitaw ng isang masa ng mga ideya tungkol sa praktikal na pagpapatupad ng mga teoretikal na paghahanap ng mga nakaraang dekada. Sa gayon, lilitaw ang isang thallium sulfide photoresistor, ginagamot ng oxygen (thallium oxysulfide), na may kakayahang baguhin ang kondaktibiti nitong elektrikal sa ilalim ng impluwensya ng infrared ray. Ang mga inhinyero ng Aleman ay lumikha ng mga tagatanggap ng matangkad batay sa kanila, na naging isang maaasahang paraan ng komunikasyon sa larangan ng digmaan. Hanggang sa 1942, pinananatiling lihim ng Wehrmacht ang system nito, na may kakayahang mag-operate sa layo na hanggang 8 km, hanggang sa ito ay mabutas sa El Alamein. Ang mga Evaporograph ay ang unang tunay na mga thermal imaging system na nakakuha ng higit pa o mas kasiya-siyang mga thermogram.

Larawan
Larawan

Ang aparato ay ang mga sumusunod: isang manipis na lamad na may supersaturated vapors ng alkohol, camphor o naphthalene ay matatagpuan sa silid, at ang temperatura sa loob ay tulad na ang rate ng pagsingaw ng mga sangkap ay katumbas ng rate ng paghalay. Ang thermal equilibrium na ito ay nabalisa ng optical system, na nakatuon sa thermal image papunta sa lamad, na humahantong sa pagpabilis ng pagsingaw sa pinakamainit na mga lugar - bilang isang resulta, nabuo ang isang thermal na imahe. Ang walang katapusang sampu-sampung segundo sa evaporograph ay ginugol sa pagbuo ng isang larawan, na ang kaibahan ay naiwan ng higit na ninanais, ang ingay minsan ay natakpan ang lahat, at walang masabi tungkol sa mataas na kalidad na paglipat ng mga gumagalaw na bagay. Sa kabila ng mahusay na resolusyon ng 10 degree Celsius, ang kumbinasyon ng mga disadvantages ay hindi iniiwan ang evaporograph isang lugar sa mass production. Gayunpaman, sa USSR, isang maliit na aparato na EV-84 ang lumitaw, sa Alemanya - EVA, at isinagawa ang mga pang-eksperimentong paghahanap sa Cambridge. Mula noong 1930s, ang pansin ng mga inhinyero ay nakuha sa semiconductors at kanilang espesyal na ugnayan sa infrared spectrum. Dito ipinasa ang kapangyarihan ng kapangyarihan sa militar, sa ilalim ng kaninong pamumuno ang unang pinalamig na mga photoresistor batay sa lead sulfide ay lumitaw. Ang ideya na mas mababa ang temperatura ng tatanggap, mas mataas ang pagiging sensitibo nito, ay nakumpirma at ang mga kristal sa mga thermal imager ay nagsimulang mai-freeze ng solidong carbon dioxide at likidong hangin. At medyo high-tech na para sa mga taong pre-war, na binuo sa University of Prague, ang teknolohiya ng pag-spray ng isang sensitibong layer sa isang vacuum. Mula noong 1934, ang zero-henerasyong electro-optical converter, na mas kilala bilang "Holst glass", ay naging ninuno ng maraming kapaki-pakinabang na teknolohiya - mula sa mga aparato para sa pagmamaneho ng mga tanke ng gabi hanggang sa mga indibidwal na tanawin ng sniper.

Larawan
Larawan

Ang night vision ay nakakuha ng isang mahalagang lugar sa navy - nakakuha ang mga barko ng kakayahang mag-navigate sa kumpletong kadiliman sa baybayin zone, pinapanatili ang isang blackout mode. Noong 1942, ang karanasan ng fleet sa larangan ng pag-navigate sa gabi at komunikasyon ay hiniram ng air force. Sa pangkalahatan, ang British ang unang nakakita ng isang eroplano sa kalangitan sa gabi sa pamamagitan ng infrared signature nito noong 1937. Ang distansya, siyempre, ay katamtaman - mga 500 metro, ngunit sa oras na iyon ito ay isang walang alinlangan na tagumpay. Ang pinakamalapit sa isang thermal imager sa klasikal na kahulugan ay dumating noong 1942, nang makuha ang isang superconducting bolometer batay sa tantalum at antimonya na may likido na paglamig ng helium. Ang mga tagahanap ng direksyon ng init ng Aleman na "Donau-60" batay dito ay posible upang makilala ang mga malalaking daluyan ng dagat sa layo na hanggang 30 km. Ang kwarenta ay naging isang uri ng mga sangang-daan para sa teknolohiyang thermal imaging - isang landas na humantong sa mga system na katulad ng telebisyon, na may pag-scan sa mekanikal, at ang pangalawa sa mga infrared video na walang pag-scan.

Ang kasaysayan ng domestic military thermal imaging kagamitan ay nagsimula pa noong huling bahagi ng 1960, nang magsimula ang trabaho sa Novosibirsk Instrument-Making Plant sa loob ng balangkas ng mga proyekto sa pagsasaliksik na "Gabi" at "Gabi-2". Ang teoretikal na bahagi ay pinangasiwaan ng punong institusyon ng pananaliksik ng inilapat na pisika sa Moscow. Ang isang serial thermal imager ay hindi gumana noon, ngunit ang mga pagpapaunlad ay ginamit sa gawaing pagsasaliksik na "Lena", ang resulta nito ay ang unang thermal imager para sa reconnaissance 1PN59, nilagyan ng isang photodetector na "Lena FN". 50 elemento ng photosensitive (bawat isa ay may sukat na 100x100 microns) ay inilagay sa isang hilera na may hakbang na 130 microns at tiniyak ang pagpapatakbo ng aparato sa saklaw ng spectral na MWIR (Middle Wave Infrared) na 3-5 microns na may saklaw na target na pagkilala hanggang sa 2000 m. mataas na presyon ang pumasok sa micro heat exchanger ng photodetector, pinalamig hanggang sa -194, 5Co at bumalik sa compressor. Ito ay isang tampok ng mga aparatong unang henerasyon - kinakailangan ng mataas na pagiging sensitibo ng mababang temperatura. At ang mababang temperatura, sa turn, ay nangangailangan ng malalaking sukat at isang kahanga-hangang pagkonsumo ng kuryente na 600 watts.

Na-install ang 1PN59 sa domestic reconnaissance na sasakyan PRP-4 "Nard", gamit ang baseng BMP-1.

Larawan
Larawan

Pagsapit ng 1982, nagpasya ang mga domestic engineer na ilipat ang saklaw ng pagpapatakbo ng spectral na hanay ng mga aparato ng thermal imaging sa 8-14 microns (haba ng haba ng haba ng haba ng alon na LWIR - Long Wave Infrared) dahil sa mas mahusay na "throughput" ng kapaligiran ng thermal radiation sa bahaging ito. Ang produkto sa ilalim ng index na 1PN71 ay resulta ng isang katulad na gawaing disenyo sa direksyon ng "Manu-manong-2", na mayroong isang cadmium-mercury Telluride (CdHgTe o MCT) photodetector bilang isang "all-see eye".

Larawan
Larawan

Ang sensitibong sangkap na ito ay tinawag na "Weightlessness-64" at mayroon itong … tama, 64 MCT crystals na 50x50 na sukat na may hakbang na 100 microns. Kinakailangan na i-freeze ang "Zero Gravity" kahit na higit pa - hanggang sa -196, 50C, ngunit ang bigat at sukat ng produkto ay makabuluhang nabawasan. Ginawang posible ang lahat ng ito upang makamit ang farsightedness 1PN71 ng 3000 metro at makabuluhang pagbutihin ang larawan sa harap ng gumagamit. Ang thermal imager ay na-install sa artilerya mobile reconnaissance station PRP-4M "Deuteriy", na, bilang karagdagan sa aparato ng 1PN71, ay armado ng isang pulsed night vision device, isang radar at isang laser rangefinder. Isang bihirang species sa hukbo ng Russia - Ang BRM-3 "Lynx" ay nilagyan din ng isang aparato ng thermal imaging para sa pagsisiyasat ng Novosibirsk Instrument-Making Plant. Ang 1PN126 "Argus-AT" thermal imager, na binuo noong 2005 ng Tochpribor Central Design Bureau at nilagyan ng mga mikroskopiko na sensitibong elemento na sumusukat ng 30x30 microns mula sa napatunayan na CdHgTe, ay tinawag na baguhin ang pamamaraang ito sa mga tropa. Ang tunay na highlight ng ika-126 na thermal imager ay isang umiikot na prema ng germanyang oktaria na transparent sa infrared radiation. Ang scanner na ito ang bumubuo ng dalawang mga frame sa isang rebolusyon sa photodetector sa mode ng pagrekord ng thermal signature ng naobserbahang bagay. Para sa paghahambing - sa 1PN71 ang papel na ito ay ginampanan ng isang flat mirror - sa Unyong Sobyet walang mga murang teknolohiya para sa paggawa ng mga germanium glass. Ang isang platform ng pagsisiyasat sa harap na gilid PRP-4A, o, tulad ng madalas na tawagin, "ang lahat ng nakakakita ng mata ng diyos ng giyera", ay inihanda para sa bagong domestic thermal imager. Ang bristling na may maraming mga lente ng optical reconnaissance ay nangangahulugang, ang makina ay halos kapareho ng sinaunang Greek multi-eyed higante, pagkatapos nito ay pinangalanan.

Inirerekumendang: