Тепловизионные технологии кардинально изменили наше восприятие жизни в быту, строительстве, безопасности, промышленности, охоте, позволив «видеть» тепло. От первых экспериментов с инфракрасным излучением до современных высокочувствительных сенсоров — развитие тепловизоров шло параллельно с прорывами в квантовой физике, материаловедении и микроэлектронике. В этой статье мы разберем ключевые этапы эволюции тепловизионных сенсоров.
ОТКРЫТИЕ НЕВИДИМОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В 1800 году британский астроном Уильям Гершель экспериментировал с солнечным светом. Пропуская луч через призму, он измерял температуру в разных участках спектра. Оказалось, что за красной границей видимого света нагрев был сильнее всего. Так было открыто инфракрасное излучение — тепловое свечение, невидимое для человеческого глаза.
ПЕРВЫЕ ШАГИ В ИЗУЧЕНИИ ТЕПЛА
🔹 1821 год — Немецкий физик Томас Зеебек обнаружил термоэлектрический эффект: при нагреве соединения двух разных металлов возникает электрический ток. Это открытие легло в основу термопар — первых преобразователей тепла в электрический сигнал.
🔹 1878 год — Американский астрофизик Сэмюэл Лэнгли представил болометр — первый прибор для измерения мощности излучения. Его работа основывалась на простом принципе: тонкая металлическая пластина нагревалась под воздействием тепла, а её сопротивление менялось — чем сильнее нагрев, тем больше мощность излучения. Устройство было настолько чувствительным, что могло уловить тепло коровы за 400 метров!
🔹 1917 год — Ученые открыли пироэлектрический эффект: некоторые кристаллы накапливают заряд при изменении температуры. Это дало начало новому типу тепловых детекторов.
ЗАРОЖДЕНИЕ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Тепловизионные технологии зародились в 1930–1950-х годах — военное время диктовало необходимость в их развитии. В этот период появились:
• Первые одноэлементные детекторы (эвапографы, видиконы)
• Британская тепловизионная система обнаружения самолётов (1929)
• Немецкие полевые системы связи на эвапографах (1942)
1950-е принесли новые подходы — компании TEXAS INSTRUMENTS, HUGHES AIRCRAFT и HONEYWELL экспериментировали с механическими сканерами. Однако ограниченные возможности этих систем (низкая скорость, сложность конструкции) заставили искать альтернативные решения.
Прорыв произошел в 1959 году, когда группа RCA LABORATORIES под руководством Пола Крузе разработала теллурид кадмия-ртути (HgCdTe). Этот полупроводник позволял точно настраивать чувствительность в диапазоне 3–12 микрон и работал при 77K.
Однако первые тепловизоры были громоздкими (до 30 кг), требовали жидкого азота (–196°C) и 500 Вт энергии. Их стоимость доходила до $100 000 в современных ценах (примерно 8 млн рублей), а подготовка к работе занимала до 30 минут.
ОТ ВОЕННЫХ СИСТЕМ К ГРАЖДАНСКОМУ РЫНКУ
1970-е стали переломным десятилетием, когда тепловизоры начали выходить за рамки военного применения:
🔹 1972 год — FLIR SYSTEMS выпускает первую коммерческую тепловизионную камеру AGA-750, предназначенную для промышленного использования. Её вес составлял около 15 кг, а стоимость — эквивалент современных $50 000, то есть примерно 4 миллиона рублей.
🔹 1974 год — Появление первых портативных систем весом менее 10 кг благодаря миниатюризации охлаждающих элементов. Это позволило использовать тепловизоры в полевых условиях.
🔹 1978 год — TEXAS INSTRUMENTS разрабатывает экспериментальную неохлаждаемую матрицу на основе кремния, предвосхитившую будущую микроболометрическую революцию.
В 1980-х конструкция тепловизоров изменилась — вместо громоздких механических сканеров с вращающимися зеркалами стали использовать компактные фокальные плоскостные матрицы (FPA). Хотя первые такие матрицы имели скромное разрешение (обычно 64×64 или 128×128 пикселей) и работали на частотах 8-15 Гц, они заложили основу для всех современных тепловизоров.
Тепловизионные сенсоры: кто первым разработал технологию, а кто вышел вперёд в массовом производстве? Какие страны, по вашему мнению, внесли наибольший вклад в развитие тепловизионных прицелов? Поделитесь мнением в комментариях — обсудим!
ПРОДОЛЖЕНИЕ следует!
Следите за нашими новостями в соцсетях!
ВКонтакте | Telegram | Одноклассники | Rutube | Youtube |
#тепловизор #инфракрасноеизлучение #тепловизионныетехнологии #историятепловизоров #квантоваяфизика #материаловедение #микроэлектроника #инфракрасныесенсоры #военныетехнологии #термография #тепловоеизлучение #тепловизионнаякамера #тепловизионныйдетектор #сенсоры #тепловизоры #матрица