Када и ко је изумео термовизијску камеру

Август КСНУМКС, КСНУМКС

Свет у коме живимо није савршен. А човек на овом свету стално покушава да га унапреди и дефинише своје место у њему. Место, чији врх постоји само у виртуелном свету. Проучавајући проблем, научници су вековима ишли на његово решење и, достигавши врх, схватили да је ово само међутачка, а не победа. Човек без крила је увек сањао да лети као птица. И летео је, дизајнирајући авион. Док је полетео у ваздух, био је ужаснут – било је само подножје Олимпа. Уосталом, из авиона је био ближи сањању о звездама, а океан са висине био је огроман и исто толико неистражен. Ово је само додало жељу да се крене напред, укључујући и да се види даље, јасније и боље. Гледање, као мачка, у мраку и коришћење туђе топлине живог топлокрвног организма да открије трећи, практично прави „мачји вид“. Визија се отворила и отвара низ нових и неочекиваних решења у развоју готово сваке области научне делатности. Ово је само почетак дугог и бескрајног путовања. Пут проучавања и имплементације инфрацрвене, обично речено, топлотне технологије, започео је пре два века. У науци постоји компликовано-једноставна ознака за зрачену топлотну енергију, дефинисана као „топлотни потпис“. У принципу, то је зато што чак и ако лед емитује топлотну енергију док се објекат загрева у сразмери, ослобађање топлотне енергије у инфрацрвеним таласима се повећава, што змија може непогрешиво да осети. Ово је најбољи пример како ова животиња, уочавајући температурну разлику глодара, успешно напада свој плен у потпуном мраку. Како то функционише?

Када и ко је измислио термовизију
Почетком деветнаестог века, астроном Вилијам Хершел, тражећи решење за проблем смањења осветљености сунчеве слике у телескопима, открио је ослобађање велике количине топлоте при коришћењу црвеног филтера. Када се мери, топлота се повећала у тамном региону иза црвеног краја спектра. Када је установљена тачка максимума, утврђено је да је далеко изван црвеног краја спектра, сада познатог као „инфрацрвени таласни опсег“. Ово откриће је назвао термометријски обим. Даља истраживања су показала да иза овог спектра постоји невидљиви облик светлости, назван „невидљиви зраци“, који је само седамдесет година касније добио сада већ познато име „инфрацрвено“. Узгред, добио је и први снимак термичке слике на папиру, коју је назвао термографом. Крајем деветнаестог века, амерички научник Ленгли, изумео је уређај - болометар, за мерење топлотног зрачења. Био је то прототип данашњег веома осетљивог термометра, који је фокусирао инфрацрвено зрачење на плоче и мерио електричну струју галванометром. Почетком двадесетог века, 1934. године, мађарски физичар Тихањи је изумео електронску телевизијску камеру осетљиву на инфрацрвено зрачење. Ово је била полазна тачка за активан развој ноћног вида. Од тог времена уређаји за ноћно осматрање подељени су на генерације. Постепено увођење сваке генерације било је повезано са повећањем домета посматрања, побољшањем квалитета слике и смањењем тежине и величине уређаја. Критеријум који дефинише нову генерацију је главна компонента уређаја - електрооптички претварач, чија је суштина да невидљиво учини видљивим повећањем осветљености.
Како је настала термовизија
Почетак је дала такозвана „нулта” генерација где је коришћен оптички претварач холандске компаније Пхилипс, назван по једном од програмера „Холстово стакло”. Фотокатода и фосфор су нанети на њихова дна у две угњежђене чаше. Стварањем електростатичког поља постигли су пренос слике. У ствари, у овој верзији опрема је функционисала искључиво обавезним осветљењем објекта посматрања инфрацрвеним рефлектором. Иако је уређај био импресивних димензија, веома тежак и лошег квалитета слике, Британци су 1942. године започели његову масовну производњу за потребе војске. За четири године коришћења овог конвертера, активан је развој и производња ноћних нишана, двогледа, и почели су системи за тенкове и другу опрему. Шездесетих година било је покушаја да се произведу једноелементни детектори који су скенирали и стварали линеарне слике виђеног. Због високе цене пројекта, ова идеја није реализована.
Једнокаскадни уређаји ове генерације имају више недостатака него плуса. У првој генерацији електрооптичког уређаја, као главни елемент коришћена је ломљива стаклена вакуум сијалица са осетљивошћу на фотокатоду. Овај уређај је дао јасну слику у центру и изобличио све на ивицама. Са бочним или фронталним извором јаког светла, инструмент је практично постао „слеп“. Ноћу без додатног инфрацрвеног осветљења, видљивост је такође била скоро нула. Шездесетих година, развојем технологије оптичких влакана, постало је могуће побољшати уређаје прве генерације, замењујући их условним један плус. Равно стакло је замењено плочом од оптичких влакана, што је омогућило преношење слика са великом јасноћом, добијање високе резолуције у целом кадру и елиминисање одсјаја.
Седамдесете године обележио је развој друге генерације уређаја. Амерички истраживачи су опремили уређај појачалом на бази микроканалне плоче, где се електрони у посебној комори вишеструко појачавају, чиме се добија одличан вид. Због тога се друга генерација електрооптичког уређаја обично назива инвертерским уређајем.
Не постоји комора за распршивање у следећој генерацији друге плус, која се зове планарна, и електрон улази директно кроз екран електронско-оптичког претварача. Уређај је изгубио квалитет слике, а истовремено је брзина слике у инфрацрвеном режиму удвостручена. Иновације су додале контролу осветљености и заштиту од бочног и предњег светла. Ови уређаји су припадали професионалној опреми.
Године 1982. почело је одбројавање треће генерације електрооптичких уређаја различитих дизајна. Користили су галијум, који је повећао инфрацрвену осетљивост за неколико пута. Уређаји ове генерације су препознати као високотехнолошки и од великог су интересовања, пре свега, за војно-индустријски комплекс. Због одсуства оптичке плоче, треба напоменути да уређаји четврте генерације нису заштићени од бочног излагања светлости. И цена. Уређај ове генерације је превазишао све разумне толеранције у разумевању формирања трошкова произвођача.
Вероватно да би се компензовали недостаци уређаја и смањили трошкови, развијен је уређај СУПЕР два плус генерације. Програмери су планирали да у овој опреми комбинују технолошке предности свих претходних генерација електронско-оптичког претварача. Резултат је била веома осетљива фотокатода. Као што стручњаци признају, нема разлике између Супер Тво Плус и треће генерације. Осим цене. Што се тиче трошкова, Супер Тво Плус одговара цени просечног буџетског аутомобила.
Прве апликације
Почетком 1930. године немачки научници су активно истраживали ефекте топлотног зрачења на полупроводнике. Као резултат тога, развијени су осетљиви пријемници зрачења, који су одиграли кључну улогу у развоју бројних инфрацрвених система, произведених до четири хиљаде сваког месеца, за војну индустрију. Најуспешнији тридесетих година прошлог века били су Американци, који су креирали опрему за вожњу тенкова ноћу и ноћне нишане за бродове. Британска морнарица је 1930. године почела да опрема пловила уређајима за ноћно осматрање заснованим на оптичким претварачима слике, који су помогли чамцима да се врате у матичну базу у мраку. Уз њихову помоћ, чамци који су се враћали након напада пронашли су базни брод поред његових сигналних светала. Готово у исто време, немачка војска је била опремљена инфрацрвеном опремом за ноћну вожњу тенкова, ноћним нишанима и системима за идентификацију авиона. На пример, ноћу, када је користио фарове од две стотине вати на резервоарима затвореним инфрацрвеним филтером, возач је могао да види огромне препреке скоро две стотине метара даље, а нишан за пушку је ефикасно радио до сто метара. Почетком шездесетих, шведска компанија АГА развила је инфрацрвени термовизир за војску, чији су каснији модели за инфрацрвено снимање дуги низ година били најбољи на свету. Када су се средином деведесетих спојила три највећа инфрацрвена произвођача, америчке компаније ФЛИР и Инфраметрицс и шведска АГЕМА Инфраред Системс, почела је нова фаза термовизије. Данас је ФЛИР Системс, америчка компанија, највећи светски произвођач комерцијалних термовизијских камера за научна истраживања, индустрију и пољопривреду, индустрију и пољопривреду, надзор објеката у ваздуху и ноћни вид.