طبق معمول ، ریشه همه چیزهای مهم به طریقی به یونان باستان برمی گردد - تصویربرداری حرارتی در این شرایط از این قاعده مستثنی نیست. تیتوس لوکرتیوس کاروس اولین کسی بود که پیشنهاد کرد برخی از اشعه های "حرارتی" که برای چشم انسان نامرئی هستند وجود دارد ، اما این موضوع فراتر از نتایج گمانه زنی نرفت. آنها در مورد تابش حرارتی در عصر توسعه فناوری بخار به یاد آوردند ، و در میان اولین آنها شیمی کار سوئدی کارل شیل و فیزیکدان آلمانی یوهان لمبرت بودند. اولین مورد در کار او "رساله شیمیایی در هوا و آتش" مستحق یک فصل کامل بود - این رویداد در سال 1777 اتفاق افتاد و سلف کتاب "پیرومتری" شد ، که توسط لامبرت دو سال بعد نوشته شد. دانشمندان به صراط انتشار اشعه های حرارتی پی برده اند و شاید مهمترین چیز را تعیین کرده اند - شدت آنها به طور معکوس با مربع فاصله کاهش می یابد. اما چشمگیرترین تجربه در مورد گرما توسط مارک آگوست پیکت در سال 1790 انجام شد ، هنگامی که او دو آینه مقعر را در مقابل یکدیگر قرار داد و در مرکز یکی از آنها یک توپ گرم شده قرار داد. با اندازه گیری دمای آینه ها ، پیکت به چیزی شگفت انگیز برای آن دوران پی برد - آینه گرمتر شد ، در کانون آن یک توپ داغ قرار داشت. دانشمند فراتر رفت و بدن گرم شده را به گلوله برفی تبدیل کرد - وضعیت دقیقاً برعکس شد. به این ترتیب پدیده بازتاب تابش های حرارتی کشف شد و مفهوم "اشعه های سرما" برای همیشه به گذشته تبدیل شد.
شخص مهم بعدی در تاریخ تصویربرداری حرارتی ، کاشف اورانوس و ماهواره های آن ، ستاره شناس انگلیسی ویلیام هرشل بود. این دانشمند در سال 1800 وجود پرتوهای نامرئی "با بیشترین قدرت گرمایش" را که در خارج از طیف مرئی قرار دارد ، کشف کرد. او با منشور شیشه ای که نور را به اجزای آن تجزیه می کند و دماسنج که حداکثر دما را در سمت راست نور قرمز قابل مشاهده ثبت می کند ، موفق شد. هرشل به عنوان پیرو آموزه های بدنی نیوتن ، به هویت نور و گرمای تابشی قاطعانه اعتقاد داشت ، با این حال ، پس از آزمایش با شکست اشعه های مادون قرمز نامرئی ، ایمان وی کاملاً متزلزل شد. اما در هیچ داستانی ، بدون افراد باهوش معتبر از علم ، که تصویر را با حدس های نادرست خود خراب می کنند ، کامل نمی شود. این نقش را فیزیکدان جان لسلی از ادینبورگ ایفا کرد ، که وجود هوای گرم را اعلام کرد ، که در واقع همان "پرتوهای گرمایی افسانه ای" است. او برای تکرار آزمایش هرشل خیلی تنبل نبود ، برای این کار دماسنج جیوه ای دیفرانسیل ویژه اختراع کرد که حداکثر دما را در محدوده طیف قرمز قابل مشاهده ثبت می کرد. هرشل تقریباً شارلاتان اعلام شد و به آماده سازی ناکافی آزمایشات و جعلی بودن نتایج اشاره کرد.
با این حال ، زمان متفاوت ارزیابی شد - تا سال 1830 ، آزمایشات متعدد دانشمندان برجسته جهان وجود "اشعه هرشل" را که بکرل مادون قرمز نامید ، اثبات کرد. مطالعه اجسام مختلف برای توانایی انتقال (یا عدم انتقال) چنین اشعه ای دانشمندان را به این درک رساند که مایع پر کننده کره چشم طیف مادون قرمز را جذب می کند. به طور کلی ، دقیقاً چنین اشتباه طبیعت است که نیاز به اختراع تصویرگر حرارتی را ایجاد کرد. اما در قرن 19 ، دانشمندان فقط ماهیت تابش گرما و تابش نامرئی را آموختند و به همه تفاوت های ظریف پرداختند.مشخص شد که منابع مختلف گرما - یک کتری داغ ، فولاد داغ ، یک لامپ الکلی - دارای ترکیب کیفی متفاوتی از "پای مادون قرمز" هستند. این امر به طور تجربی توسط مقدونی ملونی ایتالیایی با کمک یکی از اولین دستگاههای ثبت گرما-یک ترمو ستون بیسموت-آنتیموان (thermomultiplicateur) ثابت شد. تداخل اشعه مادون قرمز امکان مقابله با این پدیده را فراهم کرد - در سال 1847 ، با کمک آن ، ابتدا طیف با طول موج تا 1.94 میکرون استاندارد شد.
و در سال 1881 ، یک فشارسنج به کمک فیزیک تجربی - یکی از اولین دستگاهها برای تثبیت انرژی تابشی - آمد. این معجزه توسط ریاضیدان و فیزیکدان سوئدی آدولف-فردیناند سوانبرگ اختراع شد و یک صفحه سیاه بسیار نازک را در مسیر تابش مادون قرمز نصب کرده بود که قادر بود هدایت الکتریکی خود را تحت تأثیر گرما تغییر دهد. چنین آشکارساز تابشی امکان رسیدن به حداکثر طول موج ممکن در آن زمان تا 5.3 میکرون را ممکن کرد و تا سال 1923 ، 420 میکرون قبلاً در تابش یک نوسان ساز کوچک الکتریکی تشخیص داده شده بود. آغاز قرن بیستم با ظهور انبوهی از ایده ها در مورد اجرای عملی جستجوهای نظری دهه های گذشته مشخص می شود. بنابراین ، یک مقاومت نوری سولفید تالیم ظاهر می شود که با اکسیژن (اکسی سولفید تالیم) درمان شده است ، قادر است هدایت الکتریکی خود را تحت تأثیر اشعه مادون قرمز تغییر دهد. مهندسان آلمانی بر اساس آنها گیرنده های تالوفید ایجاد کرده اند که به وسیله ای مطمئن برای ارتباط در میدان جنگ تبدیل شده اند. تا سال 1942 ، ورماخت موفق شد سیستم خود را مخفی نگه دارد ، قادر به کار در فاصله حداکثر 8 کیلومتری ، تا زمانی که در ال آلامین سوراخ شد. تبخیر نگارها اولین سیستمهای تصویربرداری حرارتی واقعی هستند که ترموگرامهای کم و بیش رضایت بخشی را بدست آورده اند.
این دستگاه به شرح زیر است: یک غشای نازک با بخارات فوق اشباع الکل ، کافور یا نفتالین در محفظه قرار دارد و دمای داخل آن به گونه ای است که میزان تبخیر مواد برابر میزان تراکم است. این تعادل حرارتی توسط سیستم نوری ، که تصویر حرارتی را بر روی غشا متمرکز می کند ، برهم می خورد ، که منجر به تسریع تبخیر در گرمترین مناطق می شود - در نتیجه ، یک تصویر حرارتی شکل می گیرد. ده ها ثانیه بی پایان در تبخیر کننده صرف شکل گیری تصویری شد که کنتراست آن بسیار مطلوب به نظر می رساند ، سر و صدا گاهی همه چیز را تحت الشعاع قرار می دهد و در مورد انتقال با کیفیت اجسام متحرک چیزی برای گفتن وجود نداشت. با وجود وضوح خوب 10 درجه سانتیگراد ، ترکیبی از معایب باعث نشد که تبخیر نگار جایی در تولید انبوه داشته باشد. با این حال ، در اتحاد جماهیر شوروی ، یک دستگاه مقیاس کوچک EV-84 ظاهر شد ، در آلمان-EVA ، و جستجوهای تجربی در کمبریج انجام شد. از دهه 1930 ، توجه مهندسان به نیمه رساناها و ارتباط ویژه آنها با طیف مادون قرمز جلب شد. در اینجا کنترل قدرت به ارتش واگذار شد که تحت رهبری آنها اولین مقاومت های خنک کننده بر اساس سولفید سرب ظاهر شد. این ایده که هرچه دمای گیرنده کمتر باشد ، حساسیت آن نیز بیشتر است ، تأیید شد و کریستالها در تصویرگرهای حرارتی با دی اکسید کربن جامد و هوای مایع منجمد شدند. و در حال حاضر بسیار پیشرفته برای آن سالهای قبل از جنگ ، توسعه یافته در دانشگاه پراگ ، فن آوری پاشش یک لایه حساس در خلاء. از سال 1934 ، مبدل الکترو نوری نسل صفر ، که بیشتر با نام "شیشه Holst" شناخته می شود ، نیای بسیاری از فناوری های مفید است-از دستگاه های رانندگی شبانه تانک ها تا مناظر تک تیرانداز.
دید در شب جایگاه مهمی در نیروی دریایی به دست آورد - کشتی ها با حفظ حالت خاموشی قادر به حرکت در تاریکی کامل در منطقه ساحلی شدند. در سال 1942 ، تجربه ناوگان در زمینه ناوبری و ارتباطات شبانه توسط نیروی هوایی وام گرفته شد. به طور کلی ، انگلیسی ها اولین کسانی بودند که هواپیمایی را در آسمان شب با امضای مادون قرمز خود در سال 1937 تشخیص دادند.مسافت ، البته ، اندک بود - حدود 500 متر ، اما برای آن زمان این موفقیت بدون شک بود. نزدیکترین به تصویرگر حرارتی در مفهوم کلاسیک در سال 1942 اتفاق افتاد ، هنگامی که یک فشارسنج ابررسانا بر اساس تانتالوم و آنتیموان با خنک کننده مایع هلیوم بدست آمد. یابهای حرارتی آلمانی "Donau-60" بر اساس آن امکان شناسایی کشتیهای بزرگ دریایی را در فاصله تا 30 کیلومتر امکان پذیر کرد. دهه چهل به نوعی دوراهی برای فناوری تصویربرداری حرارتی تبدیل شد - یکی از مسیرها به سیستمهای مشابه تلویزیون ، با اسکن مکانیکی و راه دوم به ویدیوهای مادون قرمز بدون اسکن منتهی شد.
تاریخچه تجهیزات تصویربرداری حرارتی نظامی داخلی به اواخر دهه 1960 برمی گردد ، زمانی که کار در کارخانه ابزارسازی نووسیبیرسک در چارچوب پروژه های تحقیقاتی "عصر" و "عصر -2" آغاز شد. بخش نظری توسط سرپرست موسسه تحقیقات فیزیک کاربردی در مسکو نظارت شد. تصویربردار حرارتی سریالی در آن زمان کار نمی کرد ، اما پیشرفتها در کار تحقیقاتی "Lena" مورد استفاده قرار گرفت ، که نتیجه آن اولین تصویربردار حرارتی برای شناسایی 1PN59 بود که مجهز به آشکارساز نوری "Lena FN" بود. 50 عنصر حساس به نور (هر کدام با اندازه 100x100 میکرون) در یک ردیف با گام 130 میکرون قرار گرفتند و عملکرد دستگاه را در محدوده طیفی MWIR (امواج مادون قرمز موج میانه) 3-5 میکرون با محدوده تشخیص هدف تضمین کردند. حداکثر فشار 2000 متر وارد مبدل حرارتی میکرو آشکارساز نوری می شود ، آن را تا -194 درجه سانتیگراد 5 درجه سانتیگراد خنک می کند و به کمپرسور برمی گرداند. این ویژگی دستگاه های نسل اول است - حساسیت بالا به دمای پایین نیاز دارد. و دمای پایین ، به نوبه خود ، به ابعاد بزرگ و مصرف توان چشمگیر 600 وات نیاز داشت.
با استفاده از پایگاه BMP-1 ، 1PN59 را بر روی خودروی شناسایی داخلی PRP-4 "Nard" نصب کرد.
تا سال 1982 ، مهندسان داخلی تصمیم گرفتند تا طیف طیفی عملکرد دستگاه های تصویربرداری حرارتی را به دلیل عملکرد بهتر جو تابش حرارتی در این بخش ، به 8-14 میکرون (طول موج بلند LWIR-موج مادون قرمز) تغییر دهند. محصول تحت شاخص 1PN71 نتیجه یک کار طراحی مشابه در جهت "Manual-2" بود که دارای یک آشکارساز نوری آشکارساز کادمیوم-جیوه (CdHgTe یا MCT) به عنوان "چشم بینا" است.
این عنصر حساس "Weightlessness-64" نامیده می شد و به درستی 64 بلور MCT با ابعاد 50x50 با گام 100 میکرون داشت. لازم بود که "گرانش صفر" را حتی بیشتر منجمد کرد - تا -196 ، 50C ، اما وزن و ابعاد محصول به میزان قابل توجهی کاهش یافت. همه اینها باعث شد که بتوان به دوربینی 1PN71 3000 متری دست یافت و تصویر را در مقابل کاربر به میزان قابل توجهی بهبود بخشید. تصویربردار حرارتی در ایستگاه شناسایی متحرک توپخانه PRP-4M "Deuteriy" نصب شده است که علاوه بر دستگاه 1PN71 ، مجهز به یک دستگاه دید در شب پالس ، یک رادار و یک فاصله سنج لیزری است. یک گونه نادر در ارتش روسیه-BRM-3 "Lynx" همچنین مجهز به یک دستگاه تصویربرداری حرارتی برای شناسایی کارخانه سازنده ابزار نووسیبیرسک است. تصویربردار حرارتی 1PN126 "Argus-AT" ، که در سال 2005 توسط دفتر طراحی مرکزی Tochpribor توسعه یافته و مجهز به عناصر حساس میکروسکوپی با ابعاد 30x30 میکرون از CdHgTe اثبات شده است ، برای تغییر این تکنیک در نیروها فراخوانده شده است. برجسته واقعی 126 مین تصویرگر حرارتی منشور ژرمانیوم هشت ضلعی دوار است که در برابر اشعه مادون قرمز شفاف است. این اسکنر است که دو فریم را در یک دور بر روی آشکارساز نوری در حالت ضبط امضای حرارتی جسم مشاهده شده ایجاد می کند. برای مقایسه - در 1PN71 این نقش توسط یک آینه تخت انجام شد - در اتحاد جماهیر شوروی هیچ فناوری ارزان برای تولید شیشه های ژرمانیوم وجود نداشت. سکوی شناسایی لبه جلویی PRP-4A یا همانطور که اغلب نامیده می شود "چشم بینای خدای جنگ" برای تصویربردار حرارتی داخلی جدید آماده شد.این دستگاه با لنزهای متعدد از ابزارهای شناسایی نوری ، کاملاً شبیه غول چند چشم یونانی باستان است که پس از آن نامگذاری شد.
