Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)

Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)
Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)

Video: Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)

Video: Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)
Video: Что заставило братьев Менендес убить своих родителей?... 2024, Mund
Anonim

Si zakonisht, rrënjët e të gjitha gjërave të rëndësishme në një mënyrë ose në një tjetër kthehen në Greqinë e Lashtë - imazhi termik në këtë situatë nuk bën përjashtim. Titus Lucretius Carus ishte i pari që sugjeroi se ka disa rreze "nxehtësie" të padukshme për syrin e njeriut, por çështja nuk shkoi përtej përfundimeve spekulative. Ata u kujtuan për rrezatimin termik në epokën e zhvillimit të teknologjisë së avullit, dhe ndër të parët ishin kimisti suedez Karl Scheele dhe fizikani gjerman Johann Lambert. E para në veprën e tij "Traktati kimik mbi ajrin dhe zjarrin" meritonte një kapitull të tërë ngrohtësie - kjo ngjarje ndodhi në 1777 dhe u bë paraardhësi i librit "Pirometria", shkruar nga Lambert dy vjet më vonë. Shkencëtarët kanë zbuluar drejtësinë e përhapjes së rrezeve të nxehtësisë dhe kanë përcaktuar, ndoshta, gjënë më të rëndësishme - intensiteti i tyre zvogëlohet anasjelltas me katrorin e distancës. Por përvoja më goditëse me ngrohtësinë u bë nga Marc Auguste Pictet në 1790, kur vendosi dy pasqyra konkave përballë njëra -tjetrës, dhe në fokusin e njërit vendosi një top të nxehtë. Duke matur temperaturat e pasqyrave, Pictet zbuloi diçka befasuese për atë epokë - pasqyra doli të ishte më e ngrohtë, në fokus të së cilës ishte një top i nxehtë. Shkencëtari shkoi më tej dhe ndryshoi trupin e ndezur në një top dëbore - situata doli saktësisht e kundërta. Kështu u zbulua fenomeni i reflektimit të rrezatimit termik dhe koncepti i "rrezeve të të ftohtit" u bë një gjë e së kaluarës përgjithmonë.

Imazhi
Imazhi

Personi tjetër i rëndësishëm në historinë e imazheve termike ishte zbuluesi i Uranit dhe satelitëve të tij, astronomi anglez William Herschel. Shkencëtari zbuloi në 1800 ekzistencën e rrezeve të padukshme, "me fuqinë më të madhe të ngrohjes", të vendosura jashtë spektrit të dukshëm. Ai arriti në këtë me ndihmën e një prizmi qelqi, i cili zbërthen dritën në përbërësit e tij dhe një termometër, i cili regjistroi temperaturën maksimale vetëm në të djathtë të dritës së kuqe të dukshme. Si një ndjekës i mësimeve korpuskulare të Njutonit, Herschel besonte fort në identitetin e dritës dhe nxehtësisë rrezatuese, megjithatë, pas eksperimenteve me thyerjen e rrezeve të padukshme infra të kuqe, besimi i tij u trondit mjaft. Por në çdo histori, nuk është e plotë pa njerëz të zgjuar autoritarë nga shkenca, të cilët prishin fotografinë me hamendjet e tyre të rreme. Ky rol u luajt nga fizikani John Leslie nga Edinburgh, i cili deklaroi ekzistencën e ajrit të ndezur, i cili, në fakt, janë vetë "rrezet mitike të nxehtësisë". Ai nuk ishte shumë dembel për të përsëritur eksperimentin e Herschel, shpiku për këtë një termometër të veçantë diferencial të merkurit, i cili regjistroi temperaturën maksimale vetëm në zonën e spektrit të kuq të dukshëm. Herschel u shpall pothuajse një sharlatan, duke treguar përgatitjen e pamjaftueshme të eksperimenteve dhe falsitetin e përfundimeve.

Sidoqoftë, koha u gjykua ndryshe - deri në 1830, eksperimente të shumta të shkencëtarëve kryesorë në botë vërtetuan ekzistencën e "rrezeve Herschel", të cilat Becquerel i quajti infra të kuqe. Studimi i trupave të ndryshëm për aftësinë për të transmetuar (ose mos transmetuar) rrezatim të tillë i bëri shkencëtarët të kuptojnë se lëngu që mbush kokërdhokun thith spektrin infra të kuqe. Në përgjithësi, është pikërisht një gabim i tillë i natyrës që krijoi nevojën për shpikjen e një imazhi termik. Por në shekullin XIX, shkencëtarët mësuan vetëm natyrën e rrezatimit që mbart nxehtësi dhe të padukshme, duke hyrë në të gjitha nuancat. Doli se burime të ndryshme të nxehtësisë - një kazan i nxehtë, çeliku i nxehtë, një llambë alkooli - kanë një përbërje të ndryshme cilësore të "byrek me infra të kuqe". Kjo u vërtetua në mënyrë eksperimentale nga Italiani Maqedonio Melloni me ndihmën e një prej pajisjeve të para të regjistrimit të nxehtësisë-një termo-kolonë bismut-antimon (termomultiplikator). Ndërhyrja e rrezatimit infra të kuqe bëri të mundur trajtimin e këtij fenomeni - në 1847, me ndihmën e tij, u standardizua për herë të parë spektri me një gjatësi vale deri në 1.94 mikronë.

Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)
Kronikë e Imazhit Termik (Pjesa 1)

Dhe në 1881, një bolometër erdhi në ndihmë të fizikës eksperimentale - një nga pajisjet e para për fiksimin e energjisë rrezatuese. Kjo mrekulli u shpik nga matematikani dhe fizikani suedez Adolf-Ferdinand Svanberg, pasi kishte instaluar një pjatë jashtëzakonisht të hollë të nxirë në rrugën e rrezatimit infra të kuqe, e aftë të ndryshonte përçueshmërinë e saj elektrike nën ndikimin e nxehtësisë. Një detektor i tillë rrezatimi bëri të mundur arritjen e gjatësisë valore maksimale të mundshme në atë kohë deri në 5.3 mikron, dhe deri në vitin 1923, 420 mikronë ishin zbuluar tashmë në rrezatimin e një oshilatori të vogël elektrik. Fillimi i shekullit të 20 -të shënohet nga shfaqja e një mase idesh në lidhje me zbatimin praktik të kërkimeve teorike të dekadave të mëparshme. Kështu, shfaqet një fotorezistues i sulfidit të taliumit, i trajtuar me oksigjen (oksisulfidi i taliumit), i aftë të ndryshojë përçueshmërinë e tij elektrike nën ndikimin e rrezeve infra të kuqe. Inxhinierët gjermanë kanë krijuar marrës tallofidë bazuar në to, të cilët janë bërë një mjet i besueshëm komunikimi në fushën e betejës. Deri në vitin 1942, Wehrmacht arriti të mbajë të fshehtë sistemin e tij, të aftë për të vepruar në një distancë deri në 8 km, derisa u shpua në El Alamein. Avaporografët janë sistemet e para të vërteta të imazhit termik që marrin termograme pak a shumë të kënaqshme.

Imazhi
Imazhi

Pajisja është si më poshtë: një membranë e hollë me avuj të tejngopur të alkoolit, kamfurit ose naftalinës ndodhet në dhomë, dhe temperatura brenda është e tillë që shkalla e avullimit të substancave të jetë e barabartë me shkallën e kondensimit. Ky ekuilibër termik është i shqetësuar nga sistemi optik, i cili përqendron imazhin termik në membranë, gjë që çon në përshpejtimin e avullimit në zonat më të nxehta - si rezultat, formohet një imazh termik. Dhjetëra sekonda të pafund në avullim u shpenzuan për formimin e një fotografie, kontrasti i së cilës la shumë për të dëshiruar, zhurma nganjëherë mbuloi gjithçka, dhe nuk kishte asgjë për të thënë në lidhje me transferimin me cilësi të lartë të objekteve në lëvizje. Megjithë zgjidhjen e mirë prej 10 gradë Celsius, kombinimi i disavantazheve nuk i la avulluesit një vend në prodhimin masiv. Sidoqoftë, në BRSS, u shfaq një pajisje në shkallë të vogël EV-84, në Gjermani-EVA, dhe kërkimet eksperimentale u kryen në Kembrixh. Që nga vitet 1930, vëmendja e inxhinierëve është tërhequr nga gjysmëpërçuesit dhe marrëdhënia e tyre e veçantë me spektrin infra të kuqe. Këtu frenat e pushtetit i kaluan ushtrisë, nën udhëheqjen e së cilës u shfaqën fotorezistorët e parë të ftohur të bazuar në sulfid plumbi. Ideja që sa më e ulët të ishte temperatura e marrësit, aq më e lartë ishte ndjeshmëria e tij, u konfirmua dhe kristalet në imazhet termike filluan të ngriheshin me dioksid karboni të ngurtë dhe ajër të lëngshëm. Dhe tashmë mjaft e teknologjisë së lartë për ato vite të paraluftës, e zhvilluar në Universitetin e Pragës, teknologjia e spërkatjes së një shtrese të ndjeshme në një vakum. Që nga viti 1934, konvertuesi elektro-optik i gjeneratës zero, i njohur më mirë si "qelqi Holst", është bërë paraardhësi i shumë teknologjive të dobishme-nga pajisjet për drejtimin e tankeve gjatë natës deri tek pamjet individuale të snajperëve.

Imazhi
Imazhi

Vizioni i natës fitoi një vend të rëndësishëm në marinën - anijet fituan aftësinë për të lundruar në errësirë të plotë në zonën bregdetare, duke ruajtur mënyrën e ndërprerjes. Në 1942, përvoja e flotës në fushën e lundrimit dhe komunikimit të natës u huazua nga forcat ajrore. Në përgjithësi, britanikët ishin të parët që zbuluan një aeroplan në qiellin e natës me nënshkrimin e tij infra të kuqe në 1937. Distanca, natyrisht, ishte modeste - rreth 500 metra, por për atë kohë ishte një sukses i padyshimtë. Më e afërta me një imazh termik në kuptimin klasik erdhi në 1942, kur u mor një bolometër superpërçues i bazuar në tantal dhe antimon me ftohje të lëngshme me helium. Gjetësit gjermanë të drejtimit të nxehtësisë "Donau-60" në bazë të tij bënë të mundur njohjen e anijeve të mëdha detare në një distancë deri në 30 km. Të dyzetat u bënë një lloj udhëkryqi për teknologjinë e imazheve termike - njëra rrugë çoi në sisteme të ngjashme me televizionin, me skanim mekanik, dhe e dyta në vidikone infra të kuqe pa skanim.

Historia e pajisjeve vendase të imazheve termike ushtarake daton në fund të viteve 1960, kur filloi puna në Uzinën e Marrjes së Instrumenteve në Novosibirsk në kuadër të projekteve kërkimore "Mbrëmje" dhe "Mbrëmje-2". Pjesa teorike u mbikëqyr nga instituti kryesor kërkimor i fizikës së aplikuar në Moskë. Një imazh termik serik nuk funksionoi atëherë, por zhvillimet u përdorën në punën kërkimore "Lena", rezultati i së cilës ishte imazhi i parë termik për zbulimin 1PN59, i pajisur me një fotodetektor "Lena FN". 50 elementë fotosensitivë (secili me madhësinë 100x100 mikronë) u vendosën në një rresht me një hap prej 130 mikronësh dhe siguruan funksionimin e pajisjes në gamën spektrale MWIR (Vala e Mesme Vala me rreze infra të kuqe) prej 3-5 mikronë me një gamë të njohjes së synuar deri në 2000 m presion të lartë hyri në shkëmbyesin mikro të nxehtësisë të fotodetektorit, e ftohi në -194, 5OС dhe u kthye në kompresor. Kjo është një veçori e pajisjeve të gjeneratës së parë - ndjeshmëria e lartë kërkonte temperatura të ulëta. Dhe temperaturat e ulëta, nga ana tjetër, kërkonin dimensione të mëdha dhe një konsum mbresëlënës të energjisë prej 600 vat.

Instaluar 1PN59 në automjetin e zbulimit vendas PRP-4 "Nard", duke përdorur bazën BMP-1.

Imazhi
Imazhi

Deri në vitin 1982, inxhinierët vendas vendosën të zhvendosnin gamën spektrale të funksionimit të pajisjeve të imazhit termik në 8-14 mikron (gjatësi vale të gjatë LWIR-Infrared me valë të gjata) për shkak të "xhiros" më të mirë të atmosferës së rrezatimit termik në këtë segment. Produkti nën indeksin 1PN71 ishte rezultat i një pune të ngjashme të projektimit në drejtim të "Manual-2", i cili ka një fotodetektor kadmium-merkur (CdHgTe ose MCT) si një "sy që sheh të gjithë".

Imazhi
Imazhi

Ky element i ndjeshëm u quajt "Pesha-64" dhe kishte … saktë, 64 kristale MCT të dimensioneve 50x50 me një hap prej 100 mikronësh. Ishte e nevojshme të ngrihej "Zero Gravity" edhe më shumë - deri në -196, 50C, por pesha dhe dimensionet e produktit u ulën ndjeshëm. E gjithë kjo bëri të mundur arritjen e largpamësisë 1PN71 prej 3000 metrash dhe përmirësimin e ndjeshëm të figurës para përdoruesit. Imazhi termik u instalua në stacionin e zbulimit të artilerisë PRP-4M "Deuteriy", i cili, përveç pajisjes 1PN71, është i armatosur me një pajisje të shikimit të natës të pulsuar, një radar dhe një distancë lazer. Një specie e rrallë në ushtrinë ruse-BRM-3 "Lynx" është gjithashtu e pajisur me një pajisje të imazhit termik për zbulimin e uzinës së prodhimit të instrumenteve në Novosibirsk. Imazhi termik 1PN126 "Argus-AT", i zhvilluar në 2005 nga Byroja Qendrore e Dizajnit Tochpribor dhe i pajisur me elementë të ndjeshëm mikroskopikë me madhësi 30x30 mikronë nga CdHgTe e provuar, është thirrur të ndryshojë këtë teknikë në trupa. Pika kryesore e imazhit termik të 126 -të është një prizëm gjerman i tetëkëndësh rrotullues që është transparent ndaj rrezatimit infra të kuqe. Thisshtë ky skaner që gjeneron dy korniza në një revolucion në fotodetektor në mënyrën e regjistrimit të nënshkrimit termik të objektit të vëzhguar. Për krahasim - në 1PN71 ky rol luhej nga një pasqyrë e sheshtë - në Bashkimin Sovjetik nuk kishte teknologji të lira për prodhimin e gotave të germaniumit. Një platformë zbulimi e skajit të përparmë PRP-4A, ose, siç quhet shpesh, "syri që sheh gjithçka i perëndisë së luftës", u përgatit për imazhin e ri termik të brendshëm. I pajisur me lente të shumta të mjeteve të zbulimit optik, makina është mjaft e ngjashme me gjigantin e lashtë grek me shumë sy, pas të cilit u emërua.

Recommended: