ТЕПЛОВИДЕНИЕ

ТЕПЛОВИДЕНИЕ получение видимого
изображения объектов по их собственному либо отражённому от них тепловому
(инфракрасному) излучению; служит для определения местоположения
и формы объектов, находящихся в темноте или в оптически непрозрачных средах,
а также для изучения степени нагретости отд. участков сложных поверхностей
и внутр. структуры тел, непрозрачных в видимом свете. Каждое нагретое тело
испускает тепловое излучение, интенсивность и спектр к-рого зависят
от свойств тела и его темп-ры. Для тел с темп-рой в несколько десятков
°С характерно излучение в инфракрасной области спектра электромагнитных
колебаний. Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза,
но может быть обнаружено различными приёмниками теплового излучения (см.
Приёмники
излучения) и тем или иным способом преобразовано в видимое изображение.

Первые тепловизионные системы были
созданы в кон. 30-х гг. 20 в. и частично применялись в период 2-й мировой
войны 1939-45 для обнаружения воен. и пром. объектов; в этих системах использовались
тепловые приёмники (болометры, термопары), преобразующие инфракрасное
излучение в электрич. сигналы. С помощью оптико-механич.
сканирующей системы (см. Сканирование) отд. точки объекта попеременно
проецировались на приёмник, а полученные с него электрич. сигналы подавались
на вход электроннолучевой трубки, аналогичной приёмной телевизионной трубке.
На люминесцентном экране трубки формировалось видимое изображение объекта
(см. Теплопеленгация). В 70-х гг. такие системы Т., получившие назв.
теплов и з о р о в, продолжают успешно развиваться, причём в них используют
не только тепловые, но и охлаждаемые фотоэлектрические приёмники (напр.,
на основе InSb или HgCdTe), которые способны воспринимать
излучение с длиной волны до 5-6 мкм (максимум теплового излучения
при комнатной темп-ре приходится на длины волн ок. 10 мкм), а также
пироэлектрические
приёмники. Эти приёмники обладают высокой чувствительностью (соизмеримой
с флуктуациями теплового излучения), что позволяет получать с их
помощью видимые изображения объектов, находящихся на расстоянии до 10-15
км и имеющих темп-ру поверхности, отличающуюся от темп-ры окружающей
среды менее чем на 1°С. Такие тепловизоры позволяют обнаруживать разность
темп-р (до 0,1 °С) отд. участков человеческого тела, что представляет
значит, интерес для ранней диагностики образования опухолей и нарушений
системы кровообращения.

В кон. 60 - нач. 70-х гг. были созданы
принципиально новые, более простые устройства Т., применение к-рых предпочтительнее,
если только их чувствительность оказывается достаточной. В 'Этих устройствах
тепловое изображение объекта непосредственно (без промежуточного преобразования
инфракрасного излучения в электрич. сигналы) проецируется на экран, покрытый
тонким слоем вещества, к-рое в результате к.-л. физ.-хим. процесса, происходящего
при его нагреве, изменяет свои оптич. характеристики (коэфф. отражения
или пропускания видимого света, интенсивность или цвет собственного свечения
и т. д.). На экранах таких устройств можно наблюдать видимые изображения
объектов и фотографировать их. В качестве температурно-чувствительных веществ
используют жидкие кристаллы, кристаллич. люминофоры, тонкие
плёнки полупроводников, магнитные тонкие плёнки, термочувствительные
лаки
и краски и др.

Так, жидкие кристаллы по мерс нагревания
постепенно изменяют свой цвет (и его оттенки) от красного до фиолетового,
причём многокомпонентные смеси холестерических жидких кристаллов имеют
темп-рный интервал цветовой индикации менее 0,1 °С. Термочувствительные
краски при нагреве один или два раза изменяют свой цвет (обычно необратимо),
фиксируя тем самым одно или два значения темп-ры, что удобно в тех случаях,
когда достаточно узнать, нагрет ли исследуемый объект (напр., деталь машины)
до
некоторой критич. темп-ры. В нек-рых полупроводниковых плёнках (особенно
в плёнках Se и его производных) с повышением темп-ры область прозрачности
смещается в сторону длинных волн, что позволяет, применяя дополнит, источник
видимого света, регистрировать изменение их темп-ры на 1-5 °С. Применение
в Т. люминофоров основано на явлении тушения люминесценции: яркость
свечения нек-рых люминофоров (напр., соединения ZnS CdS Ag Ni).
возбуждённых ультрафиолетовым излучением, резко уменьшается по мере их
нагревания. Эти люминофоры позволяют визуально наблюдать изменение темп-ры
на 0,2-0,3 °С, причём эффект тушения полностью обратим. Приборы, основанные
на применении люминофоров, позволяют видеть не только тепловые лучи, но
и радиоволны (см. Радиовидение). В магнитных тонких плёнках при
нагреве изменяется ориентация осей намагничивания магнитных доменов, ориентирующих,
в свою очередь, ферромагнитные частицы коллоидного раствора, нанесённого
на поверхность плёнки. Этот "магнитный рельеф", возникающий под действием
тепловых лучей, при намагничивании плёнки становится видимым в обычном
отражённом свете. Рассмотренные методы Т. реализованы в ряде устройств,
получивших назв. термофотоаппарат, визуализатор, термоинтроскоп, радиовизор
и др.

Плёнки вышеуказанных веществ могут
наноситься и непосредственно на объект-для изучения распределения темп-ры
его поверхности; это науч. направление, получившее назв. термографии, иногда
наз. также Т. (в этом случае, однако, регистрируется темп-pa, а не тепловое
излучение объекта). К Т. можно отнести также и применение инфракрасных
лазеров
(напр., на парах СОмкм,
соответствующей
максимуму теплового излучения при темп-ре 23 °С)
в целях просвечивания
объектов, непрозрачных для видимого света; оно получило развитие в 70-х
гг. Т. находит всё более широкое применение в мед. и технич. диагностике,
навигации, геологич. разведке, метеорологии, дефектоскопии, при науч.-технич.
исследованиях тепловых процессов, а также в военном деле и т. д. (см. Инфракрасная
техника).

Лит.: Ощепков П. К., Меркул
о в А. П., Интроскопия, М., 1967; Г у р евич В. 3., Энергия невидимого
света, М., 1973; Левитин И. Б., Инфракрасная техника, Л., 1973; Козелкин
В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, М., 1974; С о н и н
А. С., Степанов Б. М., Приборы на жидких кристаллах, "Природа", 1974, Х6
11; К л юкин Л. М., Сонин А. С., Степанов Б. М., Фотографируется тепло,
"Наука и жизнь", 1975, № 3; И р и с о в а H. А., Тимофеев Ю. П., Фридман
А. С., Люминесценция позволяет видеть невидимое, "Природа", 1975, № 1.
К.
М. Климов, Ю. П.Тимофеев.

А Б В Г Д Е Ё 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