Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.
 

Кому нужны тепловизоры?

Статья является частью публикации «Всё о тепловидении»

Аналогично другим техническим новинкам, тепловидение начинало развиваться под бдительным наблюдением и хорошим материальным обеспечением со стороны силовых структур страны. Первым разработчиком микроболометров по секретному контракту США стала компания «Honeywell», в середине 80-х годов ХХ века. Заказчиком выступило министерство обороны. А в 1992 г. запрет на передачу технической информации другим лицам был снят, и лицензия на эту технологию была выдана нескольким компаниям. Последующие научные разработки привели к удешевлению тепловизионной техники, способствуя ее широкому распространению.

Однако появились и первые факты использования тепловизоров в недобрых целях. После подачи в суды целого ряда исков о фактах неправомерного использования тепловизионной техники для  видеонаблюдения за частными объектами в законодательство США были внесены изменения, ограничивающие использование данной техники.

Сейчас проверка частной собственности граждан должна быть санкционирована государственными органами, допустим, при прохождении досмотра в аэропорту с помощью инфракрасных лучей. Кстати, в этом случае тепловизоры не представляют опасности для здоровья пассажиров, по сравнению с рентгеновским оборудованием, которое также применяется в этих целях.

X-files

Высокий уровень секретности при проведении научно-технических разработок тепловизионного оборудования привел к тому, что появились некоторые разногласия между производителями при выборе материалов для детекторов.

Ниже приведены некоторые вещества, используемые при изготовлении инфракрасных сенсоров (в этой отрасле приняты обозначения, несколько отличны от общепринятого обозначения таблицы Менделеева)

• манганит лантана-бария (LBMO);
• окись ванадия (VO);
• цирконат-титанат свинца (PZT) (другое название – легированный лантаном (PLZT));
• аморфный кремний (alpfa-Si);
• танталат свинца-скандия (PST);
• ниобат свинца-цинка (PZN);
• титанат свинца (PT), свинца-стронция (PSrT);
• сульфид-йодид сурьмы (SbSI).

При выборе материала производители исходят из технической простоты объединения микросенсоров в матрицы, расположенные в фокальной плоскости камеры тепловизора. В этом вопросе есть свои ограничения. Разработка HgCdTe-детекторов ведется еще с 80-х годов прошлого века, но пока не удается внедрить в данные детекторы матрицу с достаточно высоким разрешением – во многих установках удалось достичь пиксельного разрешения в пределах 128×128 - 640×512. А ведь для проведения качественной оценки тепловизионного изображения требуется разрешение, которое бы соответствовало обычному телесигналу – для стандарта PAL D1 это разрешение составляет 720×576. Хотя некоторые образцы охлаждаемых сенсоров достигают разрешения 4 мегапикселей, но ставить их производство на промышленную основу явно невыгодно.

Уже упоминалось, что антимонид индия имеет достаточно высокий технологический потенциал, хотя диапазон его применения ограничен – только «средние» ИК-волны. Сейчас производство матриц на его основе с разрешением вплоть до 2048×2048 поставлено на серийную основу.

Детекторы на квантовых ямах или QWIP-детекторы (QWIP-Quantum Well Infrared Protodetector) – относительно новое направление в разработках тепловизионных матриц. Как известно, диапазон чувствительности криогенных детекторов зависит от свойств материала. А QWIP-детекторы, сделанные на основе арсенида галлия, могут быть выполнены таким образом, чтобы была возможность переключения требуемого диапазона волн. Арсенид галлия дает возможность получить значительную плотность расположения микродетекторов в матрице, сохраняя при этом незначительный процент производственного брака. (Показатель брака аналогичен по LCD-мониторам – «битые» пиксели).

Первые варианты таких матриц были сделаны в 2002 г., а на сегодня данная технология уже располагает разрешением 2048×2048, которое признается достаточным для проведения аэрофотосъемки и для аналогичных по требованиям целей. Специалисты высказывают предположение, что по ходу развития QWIP-детекторов, устройства на их основе смогут вытеснить традиционное оборудование на криогенных детекторах. Среди преимуществ квантовых детекторов: стоимость, чувствительность, наличие возможности переключения в ходе работы нужного диапазона. Хотя некоторые эксперты считают, что такие технологии больше всего подходят для применения в силовых структурах.

* данные разнятся в зависимости от производителя, особенностей конструкции камеры и способов определения параметра

Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.