Що таке тепловізор? Як він працює?

Як відомо ще зі шкільного курсу фізики, будь-яке нагріте тіло випромінює потік інфрачервоного (ІЧ) випромінювання, тобто оптичного випромінювання з довжиною хвилі, більшою за довжину хвилі видимого випромінювання, але менше 1 мм.

Однією з характерних рис такого випромінювання є те, що воно менше, ніж видиме світло поглинається і розсіюється каламутними середовищами. Багато речовин, непрозорі для видимого світла, прозорі для інфрачервоних променів і навпаки. Внаслідок того, що тіла навколо нас нагріті нерівномірно (наприклад, температура автомобіля з працюючим двигуном буде вищою за температуру автомобіля з вимкненим), складається якась картина розподілу ІЧ-випромінювання.

Дія всіх тепловізійних систем заснована на фіксуванні температурної різниці об'єкт/фон і перетворення отриманої інформації в зображення, видиме оком. Сучасні тепловізійні прилади (FLIR systems) здатні виявляти температурний контраст, що дорівнює 0,05-0,1 К. У той час як оптичні прилади нічного бачення, що працюють на основі електронно-оптичних перетворювачів (ЕОП), уловлюють випромінювання з довжиною хвилі ~ 1- 2 мкм, що трохи вище чутливості людського ока, основні робочі діапазони тепловизионной апаратури охоплюють такі області довжин хвиль: 8-14 мкм - область далекого ІЧ-випромінювання і 3-5,5 мкм - середнього ІЧ.
Саме в цих областях приземні шари атмосфери прозорі для ІЧ-випромінювання, а випромінювальна здатність спостережуваних об'єктів з температурою від -50 до +500С є максимальною. Таким чином, тепловізійні прилади здатні забезпечувати велику дальність бачення у будь-який час доби, через будь-яке прозоре для ІЧ-вивчення маскування і навіть при дещо зниженій прозорості атмосфери: при тумані, дощі, снігопаді, пилу та димі. (Слід зазначити, що пари води та вуглекислий газ дуже інтенсивно поглинають хвилі ІЧ-спектру, і це помітно відбивається на чутливості приладів).

Фоточутливим елементом сучасного тепловізійного приладу є фокально-плоскостна двомерна багатоелементна матриця фотоприймачів (FPA), виготовлена на основі напівпровідників - примесних кремніїв і германії, багатошарових структур з квантовими ямами на базі GaAs/AlGaAs, мікроболометрів і піроелектриків.