熱成像相機的發明時間和發明人

2022 年 8 月 11 日

我們生活的世界並不完美。 這個世界上的一個人一直在努力改進它並確定他在其中的位置。 一個地方，其頂端只存在於虛擬世界中。 研究這個問題，科學家們幾個世紀以來一直在尋找解決方案，並在到達頂峰後意識到這只是一個中間點，而不是勝利。 沒有翅膀的人總是夢想像鳥一樣飛翔。 他飛了，設計了一架飛機。 當他騰空而起時，他嚇壞了——那隻是奧林匹斯山的腳。 畢竟，從位面來看，他更接近於夢寐以求的星辰，從高處望去，大海浩瀚無垠。 這只會增加前進的願望，包括看得更遠、更清晰、更好。 像貓一樣在黑暗中看東西，並利用別人對活的溫血生物的溫暖來發現第三種幾乎真實的“貓的視覺”。 在幾乎所有科學活動領域的發展中，一個願景已經開啟並且正在開啟一系列新的和意想不到的解決方案。 這只是漫長而無盡的旅程的開始。 紅外線（俗稱熱技術）的研究和實施之路始於兩個世紀前。 在科學中，輻射熱能有一個複雜而簡單的名稱，定義為“熱特徵”。 原則上，這是因為即使冰隨著物體按比例加熱而釋放熱能，紅外波中熱能的釋放也會增加，蛇可以清楚地感覺到這一點。 這是這種動物如何辨別囓齒動物的溫差，在完全黑暗中成功攻擊獵物的最好例子。 它是如何工作的？

何時以及誰發明了熱成像
十九世紀初，天文學家威廉·赫歇爾在尋找降低望遠鏡中太陽圖像亮度問題的解決方案時，發現使用紅色濾光片會釋放大量熱量。 測量時，光譜紅端以外的黑暗區域的熱量增加。 當確定最大值點時，發現它遠遠超出光譜的紅色端，現在稱為“紅外波範圍”。 他將這一發現稱為測溫儀。 進一步的研究表明，在這個光譜之外，還有一種不可見的光，稱為“不可見射線”，僅在 1934 年後才獲得現在熟悉的“紅外線”名稱。 順便說一句，他還獲得了第一次在紙上記錄的熱圖像，他稱之為熱成像儀。 十九世紀末，美國科學家蘭利發明了一種裝置——測輻射熱計，用來測量熱輻射。 它是當今非常靈敏的溫度計的原型，它將紅外輻射聚焦到板上並用電流計測量電流。 二十世紀初，XNUMX年，匈牙利物理學家蒂漢伊發明了對紅外輻射敏感的電子電視攝像機。 這是夜視系統積極發展的起點。 從那時起，夜視儀就分代了。 每一代的逐漸引入都與增加觀察範圍、提高圖像質量以及減小設備的重量和尺寸有關。 定義新一代的標準是設備的主要組成部分 - 電光轉換器，其本質是通過增加亮度使不可見的可見。
熱成像是如何誕生的
開始是由所謂的“零”一代開始的，其中使用了荷蘭飛利浦公司的光學轉換器，以開發商之一“霍爾斯特玻璃”命名。 在兩個嵌套燒杯中將光電陰極和磷光體施加到它們的底部。 通過產生靜電場，他們實現了圖像轉移。 事實上，在這個版本中，該設備僅通過使用紅外聚光燈對觀察對象進行強制照明來發揮作用。 儘管該設備的尺寸令人印象深刻，非常沉重，而且圖像質量很差，但英國人還是在 1942 年開始大規模生產它以滿足軍隊的需要。在使用該轉換器的四年中，積極開發和生產夜視儀、雙筒望遠鏡、坦克和其他設備的系統開始了。 在 XNUMX 年代，有人嘗試生產單元素探測器，以掃描並創建所見事物的線性圖像。 由於該項目的成本很高，這個想法沒有實現。
這一代的單級聯器件弊大於利。 在第一代電光器件中，採用易碎的具有光電陰極靈敏度的玻璃真空燈泡作為主要元件。 該設備在中心提供了清晰的圖像，並在邊緣扭曲了所有內容。 使用側面或正面的明亮光源，該儀器實際上變得“失明”。 在沒有額外紅外照明的夜晚，能見度也幾乎為零。 在六十年代，隨著光纖技術的發展，改進第一代設備成為可能，用有條件的一加代替它們。 平板玻璃被光纖板所取代，這使得傳輸非常清晰的圖像成為可能，在整個框架中獲得高分辨率，並消除眩光。
七十年代的標誌是第二代設備的發展。 美國研究人員為該設備配備了一個基於微通道板的放大器，其中特殊腔室中的電子被放大多次，獲得了極好的視覺效果。 正因為如此，第二代電光器件通常被稱為逆變器器件。
後面二代沒有擴散室，稱為平面，電子直接通過電光轉換屏進入。 該設備失去了圖像質量，同時，紅外模式下的圖像速率增加了一倍。 這些創新增加了亮度控制以及對側光和正面光的保護。 這些設備屬於專業設備。
1982年開始倒計時第三代電光器件，設計不同。 他們使用了鎵，這將紅外靈敏度提高了幾倍。 這一代設備被認為是高科技設備，首先對軍工聯合體非常感興趣。 由於沒有光纖板，應該注意的是，第四代的設備沒有受到橫向曝光的保護。 和價格。 這一代的設備在理解製造商的成本形成方面超出了所有合理的公差。
可能是為了彌補設備的不足，降低成本，開發了SUPER XNUMX+代設備。 開發人員計劃在此設備中結合所有前幾代電光轉換器的技術優勢。 結果是一個非常敏感的光電陰極。 正如專家承認的那樣，Super Two Plus 和第三代沒有區別。 除了價格。 在成本方面，Super Two Plus 相當於普通預算車的價格。
首次應用
1930年初，德國科學家積極研究熱輻射對半導體的影響。 結果，敏感的輻射接收器被開發出來，它在開發大量紅外系統方面發揮了至關重要的作用，每月生產多達四千個，用於軍事工業。 1930 年代最成功的是美國人，他們創造了夜間駕駛坦克的設備和船隻的夜間瞄準具。 1941 年，英國海軍開始為船隻配備基於光學圖像轉換器的夜視設備，幫助船隻在黑暗中返回基地。 在他們的幫助下，襲擊後返回的船隻通過信號燈找到了基地船。 幾乎在同一時間，德軍配備了夜間駕駛坦克的紅外設備、夜間步槍瞄準具和飛機識別系統。 例如，在夜間，當在裝有紅外濾光片的坦克上使用 XNUMX 瓦的前照燈時，駕駛員可以看到近 XNUMX 米外的巨大障礙物，而步槍瞄準具可以有效地工作在 XNUMX 米外。 六十年代初，瑞典公司 AGA 為軍方開發了一款紅外熱像儀，其後續的紅外熱像儀型號多年來一直是世界上最好的。 當三大紅外製造商美國公司 FLIR 和 Inframetrics 以及瑞典 AGEMA Infrared Systems 在九十年代中期合併時，熱成像的新階段開始了。 如今，美國公司 FLIR Systems 是全球最大的商用熱像儀製造商，用於科學研究、工業和農業、工業和農業、空中物體監測和夜視。