ТЕПЛОВИДЕНИЕ

Получение видимого изображения тел по их тепловому (инфракрасному) излучению, собственному или отражённому; используется для определения формы и местоположения объектов, находящихся в темноте или в оптически непрозрачных средах. Особенность наблюдения в ИК области спектра состоит в отсутствии тёмного фона — все окружающие тела испускают тепловое излучение, сравнимое по плотности (при комнатной темп-ре и длине волны излучения l=10 мкм) с солнечным светом. Если бы человеч. глаз был чувствителен к ИК излучению, он был бы ослеплён излучением окружающих его тел. Кроме того, было бы невозможно наблюдать радиац. контрасты, поскольку даже разность темп-р в 1 °С создаёт (при l=10 мкм) контраст =1%, а минимально наблюдаемый глазом контраст составляет 2%. Поэтому разрабатываются спец. чувствительные приёмники теплового излучения (см. ПРИЁМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ), в к-рых ИК излучение объекта преобразуется в видимое изображение. Изменение темп-ры поверхности тела, различие в излучательной способности (см. ПЛАНКА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ) разных его деталей соответствуют наблюдаемому изображению.

Первые системы Т. были созданы в 30-х гг. 20 в., в них в качестве приёмников ИК излучения использовались болометры и термопары, преобразующие тепловое излучение в электрич. сигналы, к-рые затем подавались на вход электроннолучевой трубки и наблюдались на люминесцентном экране. В совр. системах Т., т. н. тепловизорах, с оптико-механич. сканированием излучение от отдельных точек объекта, находящихся в поле обзора, попеременно направляется оптич. системой на приёмник, преобразующий его в электрич. сигналы, к-рые усиливаются и воспроизводятся на экране индикатора. Обычно индикатор показывает не саму яркость, а только изменение яркости относительно среднего уровня. Это позволяет достичь высокого контраста в изображении при весьма малых различиях в темп-ре (до 0,01 —0,001 °С) между деталями объекта наблюдения либо между объектом и фоном.

В качестве приёмников в тепловизорах успешно используют не только тепловые, но и охлаждаемые фотоэлектрич. приёмники (напр., на основе InSb или HgCdTe2), к-рые воспринимают излучение с l, до 5—6 мкм, а также пироэлектрич. приёмники, действие к-рых основано на температурной зависимости спонтанной поляризации пироэлектриков. Пироэлектрич. приёмники обладают высокой чувствительностью, что позволяет получать с их помощью видимые изображения объектов, находящихся на расстоянии 10—15 км и имеющих темп-ру, лишь на 1—2 °С отличающуюся от темп-ры окружающей среды.

В 70-х гг. были созданы принципиально новые, более простые устройства Т., в к-рых тепловое изображение объекта непосредственно, без преобразования в электрич. сигналы, проецируется на экран, покрытый тонким слоем вещества, меняющего свои оптич. хар-ки (коэфф. отражения или пропускания, интенсивность или цвет свечения и т. п.) под воздействием теплового излучения. На экранах таких устройств можно наблюдать видимые изображения объектов и фотографировать их. В качестве температурно-чувствительных в-в используются жидкие кристаллы, крист. люминофоры, полупроводниковые плёнки, магнитные тонкие плёнки и т. д.

Интенсивность теплового излучения тела, достигающая приёмника излучения, определяется не только темп-рой тела и его излучательной способностью, но и ослаблением, вносимым атмосферой. «Окна» прозрачности атмосферы в ИК области спектра находятся в областях 3,5—5,5 мкм и 7,5—12 мкм, поэтому в этих диапазонах обычно и работают совр. тепловизоры.

Т. применяется для диагностики в медицине, в навигации, геол. разведке, дефектоскопии, при науч.-технич. исследованиях тепловых процессов и т. д.