كالعادة ، تعود جذور كل الأشياء المهمة بطريقة أو بأخرى إلى اليونان القديمة - التصوير الحراري في هذه الحالة ليس استثناءً. كان تيتوس لوكريتيوس كاروس أول من اقترح أن هناك بعض الأشعة "الحرارية" غير مرئية للعين البشرية ، لكن الأمر لم يتجاوز الاستنتاجات التخمينية. لقد تذكروا الإشعاع الحراري في عصر تطور تقنية البخار ، وكان من بين أولهم الكيميائي السويدي كارل شيل والفيزيائي الألماني يوهان لامبرت. استحق أول كتاب في عمله "دراسة كيميائية حول الهواء والنار" فصلًا كاملاً من الدفء - حدث هذا الحدث في عام 1777 وأصبح سلفًا لكتاب "قياس الحرارة" ، الذي كتبه لامبرت بعد ذلك بعامين. اكتشف العلماء استقامة انتشار الأشعة الحرارية وحددوا ، ربما ، الشيء الأكثر أهمية - شدتها تتناقص عكسيًا مع مربع المسافة. لكن التجربة الأكثر لفتًا للدفء كانت على يد مارك أوغست بيكتيت في عام 1790 ، عندما وضع مرآتين مقعرتين مقابل بعضهما البعض ، ووضع كرة ساخنة في بؤرة واحدة. من خلال قياس درجات حرارة المرايا ، اكتشف بيكتي شيئًا مثيرًا للدهشة في تلك الحقبة - تبين أن المرآة كانت أكثر دفئًا ، وفي بؤرتها كانت كرة ساخنة. ذهب العالم إلى أبعد من ذلك وغير الجسم الساخن إلى كرة ثلجية - اتضح عكس ذلك تمامًا. هكذا تم اكتشاف ظاهرة انعكاس الإشعاع الحراري وأصبح مفهوم "أشعة البرد" شيئًا من الماضي إلى الأبد.
الشخص المهم التالي في تاريخ التصوير الحراري هو مكتشف أورانوس وأقماره ، عالم الفلك الإنجليزي ويليام هيرشل. اكتشف العالم في عام 1800 وجود أشعة غير مرئية ، "ذات قوة تسخين كبيرة" ، تقع خارج الطيف المرئي. نجح في ذلك بمساعدة المنشور الزجاجي ، الذي يحلل الضوء إلى مكوناته ، ومقياس الحرارة ، الذي سجل درجة الحرارة القصوى على يمين الضوء الأحمر المرئي. بصفته من أتباع تعاليم نيوتن الجسدية ، آمن هيرشل بشدة بهوية الضوء والحرارة المشعة ، ومع ذلك ، بعد التجارب على انكسار الأشعة تحت الحمراء غير المرئية ، اهتز إيمانه كثيرًا. لكن في أي قصة ، لا تكتمل دون وجود أشخاص أذكياء موثوقين من العلم ، يفسدون الصورة بتخميناتهم الزائفة. لعب هذا الدور الفيزيائي جون ليزلي من إدنبرة ، الذي أعلن عن وجود هواء ساخن ، والذي هو في الواقع "أشعة الحرارة الأسطورية". لم يكن كسولًا جدًا لتكرار تجربة هيرشل ، فقد اخترع لهذا مقياس حرارة تفاضلي خاص بالزئبق ، والذي سجل درجة الحرارة القصوى فقط في منطقة الطيف الأحمر المرئي. تم إعلان هيرشل تقريبًا دجالًا ، مشيرًا إلى عدم كفاية إعداد التجارب وزيف الاستنتاجات.
ومع ذلك ، تم الحكم على الوقت بشكل مختلف - بحلول عام 1830 ، أثبتت العديد من التجارب التي أجراها كبار العلماء في العالم وجود "أشعة هيرشل" ، والتي أطلق عليها بيكريل الأشعة تحت الحمراء. أدت دراسة الأجسام المختلفة للقدرة على نقل (أو عدم نقل) مثل هذا الإشعاع العلماء إلى فهم أن السائل الذي يملأ مقلة العين يمتص طيف الأشعة تحت الحمراء. بشكل عام ، كان مثل هذا الخطأ في الطبيعة هو الذي خلق الحاجة إلى اختراع جهاز تصوير حراري. لكن في القرن التاسع عشر ، تعلم العلماء فقط طبيعة الإشعاع الحامل للحرارة والإشعاع غير المرئي ، ودخلوا في جميع الفروق الدقيقة.اتضح أن المصادر المختلفة للحرارة - غلاية ساخنة ، فولاذ ساخن ، مصباح كحول - لها تركيبة نوعية مختلفة من "فطيرة الأشعة تحت الحمراء". تم إثبات ذلك بشكل تجريبي من قبل الإيطالي ماسيدونيو ميلوني بمساعدة واحدة من أولى أجهزة تسجيل الحرارة - عمود حراري بزموث - أنتيمون (تضاعف حراري). جعل تداخل الأشعة تحت الحمراء من الممكن التعامل مع هذه الظاهرة - في عام 1847 ، بمساعدتها ، تم توحيد الطيف بطول موجة يصل إلى 1.94 ميكرون لأول مرة.
وفي عام 1881 ، جاء مقياس الضغط لمساعدة الفيزياء التجريبية - أحد الأجهزة الأولى لتثبيت الطاقة المشعة. اخترع عالم الرياضيات والفيزياء السويدي أدولف فرديناند سفانبرغ هذه المعجزة ، بعد أن قام بتركيب صفيحة سوداء رفيعة للغاية في مسار الأشعة تحت الحمراء ، قادرة على تغيير موصلية الكهرباء تحت تأثير الحرارة. مكّن كاشف الإشعاع هذا من الوصول إلى أقصى طول موجي ممكن في ذلك الوقت حتى 5.3 ميكرون ، وبحلول عام 1923 ، تم بالفعل اكتشاف 420 ميكرون في إشعاع مذبذب كهربائي صغير. تميزت بداية القرن العشرين بظهور كتلة من الأفكار المتعلقة بالتنفيذ العملي لعمليات البحث النظرية في العقود السابقة. وهكذا ، يظهر المقاوم الضوئي لكبريتيد الثاليوم ، معالجًا بالأكسجين (أوكسي كبريتيد الثاليوم) ، قادرًا على تغيير توصيله الكهربائي تحت تأثير الأشعة تحت الحمراء. ابتكر المهندسون الألمان أجهزة استقبال طويلة القامة بناءً عليها ، والتي أصبحت وسيلة اتصال موثوقة في ساحة المعركة. حتى عام 1942 ، تمكنت الفيرماخت من الحفاظ على سرية نظامها ، وقادرة على العمل على مسافة تصل إلى 8 كيلومترات ، حتى تم اختراقها في العلمين. تعتبر أجهزة Evaporographs أول أنظمة التصوير الحراري الحقيقية للحصول على مخططات حرارية مرضية إلى حد ما.
الجهاز على النحو التالي: يوجد غشاء رقيق به أبخرة مفرطة من الكحول أو الكافور أو النفثالين في الغرفة ، وتكون درجة الحرارة بالداخل بحيث يكون معدل تبخر المواد مساويًا لمعدل التكثيف. يضطرب هذا التوازن الحراري من خلال النظام البصري ، الذي يركز الصورة الحرارية على الغشاء ، مما يؤدي إلى تسريع التبخر في المناطق الأكثر سخونة - ونتيجة لذلك ، يتم تكوين صورة حرارية. تم إنفاق عشرات الثواني التي لا نهاية لها في جهاز التبخير على تكوين صورة ، والتي ترك تباينها الكثير مما هو مرغوب فيه ، وأحيانًا طغت الضوضاء على كل شيء ، ولم يكن هناك ما يمكن قوله حول النقل عالي الجودة للأجسام المتحركة. على الرغم من الدقة الجيدة البالغة 10 درجات مئوية ، فإن مجموعة العيوب لم تترك جهاز التبخير مكانًا في الإنتاج الضخم. ومع ذلك ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، ظهر جهاز صغير الحجم EV-84 ، في ألمانيا - EVA ، وأجريت عمليات بحث تجريبية في كامبريدج. منذ الثلاثينيات من القرن الماضي ، انجذب انتباه المهندسين إلى أشباه الموصلات وعلاقتها الخاصة بطيف الأشعة تحت الحمراء. هنا انتقلت مقاليد السلطة إلى الجيش ، الذي ظهر تحت قيادته أول مقاومات الضوء المبردة القائمة على كبريتيد الرصاص. تم تأكيد فكرة أنه كلما انخفضت درجة حرارة جهاز الاستقبال ، زادت حساسيته وبدأت البلورات في أجهزة التصوير الحرارية تتجمد باستخدام ثاني أكسيد الكربون الصلب والهواء السائل. وبالفعل تقنية عالية جدًا لسنوات ما قبل الحرب ، تم تطويرها في جامعة براغ ، وهي تقنية رش طبقة حساسة في الفراغ. منذ عام 1934 ، أصبح المحول الكهروضوئي من الجيل الصفري ، المعروف باسم "زجاج هولست" ، سلف الكثير من التقنيات المفيدة - من أجهزة القيادة الليلية للدبابات إلى مشاهد القناصة الفردية.
اكتسبت الرؤية الليلية مكانة مهمة في البحرية - اكتسبت السفن القدرة على الإبحار في ظلام دامس في المنطقة الساحلية ، مع الحفاظ على وضع التعتيم. في عام 1942 ، استعارت القوات الجوية تجربة الأسطول في مجال الملاحة الليلية والاتصالات. بشكل عام ، كان البريطانيون أول من اكتشف طائرة في سماء الليل من خلال توقيعها بالأشعة تحت الحمراء في عام 1937.كانت المسافة ، بالطبع ، متواضعة - حوالي 500 متر ، لكن في ذلك الوقت كان نجاحًا بلا شك. جاء أقرب جهاز تصوير حراري بالمعنى الكلاسيكي في عام 1942 ، عندما تم الحصول على مقياس بولوميتر فائق التوصيل يعتمد على التنتالوم والأنتيمون مع تبريد الهيليوم السائل. مكّنت أجهزة تحديد اتجاه الحرارة الألمانية "Donau-60" على أساسها من التعرف على السفن البحرية الكبيرة على مسافة تصل إلى 30 كم. أصبحت الأربعينيات نوعًا من مفترق طرق لتقنية التصوير الحراري - أدى أحد المسارات إلى أنظمة مشابهة للتلفزيون ، مع مسح ميكانيكي ، والثاني إلى مقاطع فيديو تعمل بالأشعة تحت الحمراء دون مسح ضوئي.
يعود تاريخ معدات التصوير الحراري العسكرية المحلية إلى أواخر الستينيات ، عندما بدأ العمل في مصنع نوفوسيبيرسك لصنع الأدوات في إطار مشاريع البحث "المساء" و "المساء -2". أشرف على الجزء النظري معهد أبحاث الفيزياء التطبيقية في موسكو. لم يعمل جهاز التصوير الحراري التسلسلي بعد ذلك ، ولكن تم استخدام التطورات في العمل البحثي "لينا" ، وكانت نتيجته أول مصور حراري للاستطلاع 1PN59 ، مزود بجهاز كشف ضوئي "Lena FN". تم وضع 50 عنصرًا حساسًا للضوء (كل منها بحجم 100 × 100 ميكرون) في صف واحد بخطوة 130 ميكرون وتأكدت من تشغيل الجهاز في النطاق الطيفي MWIR (الموجة المتوسطة بالأشعة تحت الحمراء) من 3-5 ميكرون مع نطاق التعرف على الهدف يصل الضغط العالي إلى 2000 متر في المبادل الحراري الجزئي للكاشف الضوئي ، ثم يتم تبريده إلى -194 ، 5 درجات مئوية ثم إعادته إلى الضاغط. هذه ميزة لأجهزة الجيل الأول - تتطلب الحساسية العالية درجات حرارة منخفضة. وتتطلب درجات الحرارة المنخفضة بدورها أبعادًا كبيرة واستهلاكًا مذهلاً للطاقة يبلغ 600 واط.
تم تثبيت 1PN59 على مركبة الاستطلاع المحلية PRP-4 "Nard" باستخدام قاعدة BMP-1.
بحلول عام 1982 ، قرر المهندسون المحليون تحويل النطاق الطيفي التشغيلي لأجهزة التصوير الحراري إلى 8-14 ميكرون (الطول الموجي الطويل LWIR - الموجة الطويلة بالأشعة تحت الحمراء) بسبب "إنتاجية" الغلاف الجوي الأفضل للإشعاع الحراري في هذا الجزء. كان المنتج تحت المؤشر 1PN71 نتيجة لعمل تصميم مشابه في اتجاه "Manual-2" ، الذي يحتوي على كاشف ضوئي تيلورايد الكادميوم والزئبق (CdHgTe أو MCT) باعتباره "عينًا شاملة الرؤية".
هذا العنصر الحساس كان يسمى "Weightlessness-64" وكان لديه … بشكل صحيح ، 64 بلورات MCT بأبعاد 50x50 مع خطوة 100 ميكرون. كان من الضروري تجميد "الجاذبية الصفرية" أكثر - حتى -196 ، 50 درجة مئوية ، لكن وزن المنتج وأبعاده انخفض بشكل كبير. كل هذا جعل من الممكن تحقيق طول النظر 1PN71 من 3000 متر وتحسين الصورة بشكل كبير أمام المستخدم. تم تركيب جهاز التصوير الحراري في محطة الاستطلاع المتنقلة للمدفعية PRP-4M "Deuteriy" ، والتي بالإضافة إلى الجهاز 1PN71 ، مزودة بجهاز رؤية ليلية نابض ورادار وجهاز تحديد المدى بالليزر. من الأنواع النادرة في الجيش الروسي - BRM-3 "Lynx" مجهز أيضًا بجهاز تصوير حراري لاستطلاع مصنع نوفوسيبيرسك للأدوات. تم استدعاء جهاز التصوير الحراري 1PN126 "Argus-AT" ، الذي تم تطويره في عام 2005 من قبل مكتب التصميم المركزي Tochpribor والمزود بعناصر حساسة ميكروسكوبية بقياس 30x30 ميكرون من CdHgTe المثبت ، لتغيير هذه التقنية في القوات. إن أهم ما يميز جهاز التصوير الحراري 126 هو منشور دوار ثماني السطوح من الجرمانيوم يكون شفافًا للأشعة تحت الحمراء. هذا الماسح هو الذي يولد إطارين في دورة واحدة على جهاز الكشف الضوئي في وضع تسجيل التوقيع الحراري للكائن المرصود. للمقارنة - في 1PN71 لعبت هذا الدور بواسطة مرآة مسطحة - في الاتحاد السوفيتي لم تكن هناك تقنيات غير مكلفة لإنتاج زجاج الجرمانيوم. تم تجهيز منصة استطلاع للحافة الأمامية PRP-4A ، أو كما يطلق عليها غالبًا "عين إله الحرب التي ترى كل شيء" ، من أجل التصوير الحراري المحلي الجديد.تمتلئ الآلة بالعديد من عدسات وسائل الاستطلاع البصري ، وهي تشبه إلى حد بعيد العملاق اليوناني القديم متعدد العيون ، والذي سميت على اسمه.
