Теплобачення
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Теплобачення

Теплобачення, здобуття видимого зображення об'єктів по їх власному або відбитому від них тепловому (інфрачервоному) випромінюванню; служить для визначення місця розташування і форми об'єктів, що знаходяться в темноті або в оптично непрозорих середовищах, а також для вивчення міри нагретості окремих ділянок складних поверхонь і внутрішньої структури тіл, непрозорих у видимому світлі. Кожне нагріте тіло випускає теплове випромінювання, інтенсивність і спектр якого залежать від властивостей тіла і його температури. Для тіл з температурою в декілька десятків °С характерне випромінювання в інфрачервоної області спектру електромагнітних коливань. Інфрачервоне випромінювання немабуть для людського ока, але може бути виявлено різними приймачами теплового випромінювання (див. Приймачі випромінювання ) і тим або іншим способом перетворено у видиме зображення.

  Перші тепловізіонниє системи були створені в кінці 30-х рр. 20 ст і частково застосовувалися в період 2-ої світової війни 1939—45 для виявлення військових і промислових об'єктів; у цих системах використовувалися теплові приймачі ( болометри, термопари ), що перетворюють інфрачервоне випромінювання в електричні сигнали. За допомогою оптіко-механічної скануючої системи (див. Сканування ) окремі точки об'єкту поперемінно проектувалися на приймач, а отримані з нього електричні сигнали подавалися на вхід електроннопроменевої трубки, аналогічною приймальнею телевізійній трубці. На люмінесцентному екрані трубки формувалося видиме зображення об'єкту (див. Теплопеленгация ) . В 70-х рр. такі системи Т., що отримали назву тепловізоров, продовжують успішно розвиватися, причому в них використовують не лише теплові, але і охолоджувані фотоелектричні приймачі (наприклад, на основі Insb або Hgcdte 2 ), які здатні сприймати випромінювання з довжиною хвилі до 5—6 мкм (максимум теплового випромінювання при кімнатній температурі доводиться на довжини хвиль близько 10 мкм ) , а також піроелектричні приймачі . Ці приймачі володіють високою чутливістю (сумірною з флуктуаціями теплового випромінювання). що дозволяє отримувати з їх допомогою видимі зображення об'єктів, що знаходяться на відстані до 10—15 км. і що мають температуру поверхні, що відрізняється від температури довкілля менш ніж на 1°С. Такі тепловізори дозволяють виявляти різницю температур (до 0,1 °С) окремих ділянок людського тіла, що представляє значний інтерес для ранньої діагностики утворення пухлин і порушень системи кровообігу.

  В кінці 60 — початку 70-х рр. були створені принципово нові, простіші пристрої Т., вживання яких переважно, якщо лише їх чутливість виявляється достатньою. У цих пристроях теплове зображення об'єкту безпосередньо (без проміжного перетворення інфрачервоного випромінювання в електричні сигнали) проектується на екран, покритий тонким шаром речовини, яка в результаті якого-небудь физико-хімічного процесу, що відбувається при його нагріві, змінює свої оптичні характеристики (коефіцієнт віддзеркалення або пропускання видимого світла, інтенсивність або колір власного свічення і т. д.). На екранах таких пристроїв можна спостерігати видимі зображення об'єктів і фотографувати їх. Як температурно-чутливі речовини використовують рідкі кристали, кристалічні люмінофори, тонкі плівки напівпровідників, магнітні тонкі плівки, термочутливі лаки і фарби і ін.

  Так, рідкі кристали у міру нагрівання поступово змінюють свій колір (і його відтінки) від червоного до фіолетового, причому багатокомпонентні суміші холестерічеських рідких кристалів мають температурний інтервал колірній індикації менше 0,1 °С. Термочутливі фарби при нагріві один або двічі змінюють свій колір (зазвичай необоротний), фіксуючи тим самим одне або два значення температури, що зручно в тих випадках, коли досить взнати, чи нагрітий досліджуваний об'єкт (наприклад, деталь машини) до деякої критичної температури. У деяких напівпровідникових плівках (особливо в плівках Se і його похідних) з підвищенням температури область прозорості зміщується убік довгих хвиль, що дозволяє, застосовуючи додаткове джерело видимого світла, реєструвати зміну їх температури на 1—5 °С. Вживання в Т. люмінофорів засновано на явищі гасіння люмінесценції : яскравість свічення деяких люмінофорів (наприклад, з'єднання ZNS CDS Ag Ni). збуджених ультрафіолетовим випромінюванням, різко зменшується у міру їх нагрівання. Ці люмінофори дозволяють візуально спостерігати зміна температури на 0,2—0,3 °С, причому ефект гасіння повністю обернемо. Прилади, засновані на вживанні люмінофорів, дозволяють бачити не лише теплові промені, але і радіохвилі (див. Радіобачення ) . В магнітних тонких плівках при нагріві змінюється орієнтація осей намагнічення магнітних доменів, орієнтуючих, у свою чергу, феромагнітні частки колоїдного розчину, нанесеного на поверхня плівки. Цей «магнітний рельєф», що виникає під дією теплових променів, при намагніченні плівки стає видимим в звичайному відбитому світлі. Розглянуті методи Т. реалізовані у ряді пристроїв, що отримали назву термофотоаппарат, візуалізація, термоінтроськоп, радіовізор і ін.

  Плівки вищезгаданих речовин можуть наноситися і безпосередньо на об'єкт — для вивчення розподілу температури його поверхні; це наукове напрям, що отримав назву термографії, інколи називається також Т. (в цьому випадку, проте, реєструється температура, а не теплове випромінювання об'єкту). До Т. можна віднести також і вживання інфрачервоних лазерів (наприклад, на парах Co 2 , з довжиною хвилі 10,6 мкм, відповідною максимуму теплового випромінювання при температурі 23 °С) в цілях просвічування об'єктів, непрозорих для видимого світла; воно отримало розвиток в 70-х рр. Т. знаходить усе більш широке вживання в медичній і технічній діагностиці, навігації, геологічній розвідці, метеорології, дефектоскопії, при науково-технічних дослідженнях теплових процесів, а також у військовій справі і т. д. (див. Інфрачервона техніка ) .

  Літ.: Ощепков П. До., Меркулов А. П., Інтроскопія М., 1967; Гуревіч Ст З., Енергія невидимого світла, М., 1973; Льовітін І. Б., Інфрачервона техніка, Л., 1973; Козелкин Ст Ст, Усольцев І. Ф., Основи інфрачервоної техніки, М., 1974; Сонін А. С., Степанов Би. М., Прилади на рідких кристалах, «Природа», 1974 № 11; Клюкин Л. М., Сонін А. С., Степанов Би. М., Фотографується тепло, «Наука і життя», 1975 № 3; Ірісова Н. А., Тимофіїв Ю. П., Фрідман А. С., Люмінесценція дозволяє бачити невидиме, «Природа», 1975 № 1.

  До. М. Клімов, Ю. П. Тимофіїв.