Журнал "Системы Безопасности" № 3‘2022

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 90 П одавляющее большинство всей информа- ции об окружающем мире попадает через наши глаза. Свет от прямых источников или рас- сеянный свет от объектов, попадая в наши глаза, фокусируется в сетчатке. Полученные сигналы интерпретируются мозгом, что приводит к вос- приятию изображения объектов. Глаза обнару- живают только видимое излучение в диапазоне длин волн от примерно 380 до 780 нм. несмотря на то что наши глаза – уникальный оптический прибор, часто хочется видеть еще что-то, выходящее за пределы возможностей зрительной системы. Человек для этого немало сделал. Так, основным ограничением в отноше- нии микроскопических объектов является про- странственное разрешение, которое преодоле- вается микроскопами. С разрешением по вре- мени можно справиться с помощью высокоско- ростных камер. а вот изменение детектируемо- го спектрального диапазона электромагнитного излучения может значительно улучшить наши возможности. в темноте человек всегда хотел видеть лучше. Более короткие длины волн, такие как рентге- новское излучение, являются ценными инстру- ментами для медицинской визуализации. Более длинноволновое тепловое излучение обнару- живает излучение объекта, которое не зависит от внешних источников излучения. Это тепловое излучение определяется законом Планка и излучательными свойствами объекта. Основ- ным фактором, регулирующим спектр, является температура объекта. Эволюция ИК-камер Камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIR) используют кремниевые датчики в диапа- зоне длин волн от 0,8 до 1,1 мкм. Благодаря спектральному диапазону чувствительности кремния можно даже на любительской технике получить изображение в ближнем иК-диапазо- не. для этого с коммерческой матрицы удаляют фильтр, отрезающий иК-область спектра, и дополняют фильтрами, отрезающими види- мую и УФ-части спектра. Камеры коротковол- нового инфракрасного диапазона (SWIR) исполь- зуют в основном детекторы, также матричного типа, из арсенида индия-галлия (InGaAs), работающие в диапазоне примерно от 0,9 до 1,7 мкм. Такие матрицы выполнены по гибрид- ной технологии, предполагающей попиксель- ное соединение кремниевой интегральной схемы считывания с матрицей фоточувстви- тельных элементов. иК-матрицы сегодня могут насчитывать до 10 8 иК-детекторов, что соответ- ствует числу чувствительных рецепторов в глазе человека (~2*10 8 ). необходимость гибридизации двух различных полупроводниковых структур приводит к суще- ственному возрастанию стоимости камер дан- ного диапазона (в среднем 20–30 раз) по сравнению с камерами на основе кремниевого датчика. Средноволновые инфракрасные (MWIR) каме- ры обычно основаны на антимониде индия (InSb), работающем в диапазоне от 3 до 5 мкм. Этим датчикам требуется глубокое охлаждение. Они еще на порядок-два дороже предыдущих камер. Учитывая более дорогие оптические материалы для объективов такого диапазона, стоимость камер возрастает еще в 2–3 раза. Обнаружение еще более длинноволнового инфракрасного излучения (LWIR) от 7,5 до 14 мкм достигается либо с помощью охлаждаемых КРТ-детекторов (HgCdTe), либо неохлаждаемых тепловых детекторов. июнь – июль 2022 www.secuteck.ru СПЕЦПРОЕКТ ТЕПлОвизОРы для ПРОизвОдСТв и ОхРанных СиСТЕм Аркадий Наумов Руководитель направления АО "ОКБ "Астрон" Рис. 1. Фото автора: видимый диапазон (a), длинноволновый ИК-диапазон LWIR (б), рентгеновский диапазон (с) Рис. 2. Диапазон электромагнитного излучения Развитие фотографии в различных диапазонах Что дальше? 80 лет назад, в 1942 г., был получен сверхпроводящий болометр на основе тантала и сурьмы с охлаждением жидким гелием. Немецкие "Донау-60", один из прообразов современных тепловизоров на основе таких болометров, позволяли распознавать морские суда на расстоянии до 30 км. Настоящая статья посвящена истории и эко- номике камер инфракрасного (ИК) диапазона, перспективам их развития, а также важнейшим для современной России вопросам импортозамещения такого класса