Masalah utama pencitra termal individu sebagai bagian dari instrumentasi dan kompleks penampakan adalah persyaratan yang ketat untuk berat dan dimensi. Tidak mungkin menempatkan sistem untuk mendinginkan matriks dengan nitrogen cair, sehingga solusi rekayasa baru harus dicari. Dan mengapa repot-repot memagari imager termal yang paling rumit dan mahal, jika sudah ada perangkat penglihatan malam inframerah yang sangat baik untuk senjata kecil individu? Intinya adalah dalam menyamarkan musuh, asap, presipitasi atmosfer, dan gangguan cahaya, semua ini secara dramatis mengurangi efisiensi perangkat penglihatan malam, bahkan dengan konverter elektro-optik generasi ketiga. Produk Biro Desain Pusat Novosibirsk "Tochpribor" di bawah indeks 1PN116 hanya dirancang untuk bekerja dalam kondisi seperti itu dan merupakan perwakilan perangkat kuno untuk mendeteksi radiasi inframerah objek di medan perang.
Pemandangan pencitraan termal 1PN116 dengan penglihatan tajamnya melihat segala sesuatu seukuran seseorang dan apa yang lebih panas dari latar belakang alami 1200 meter di depan. Perangkat ini memiliki massa yang signifikan (3, 3 kg), dan oleh karena itu ditempatkan terutama pada SVD, senapan mesin "Pecheneg" dan "Kord". Mikrobolometer tanpa pendingin dengan matriks 320x240 piksel digunakan sebagai "retina". Mari kita lihat lebih dekat trik pencitraan termal tanpa pendingin.
[Tengah]
Teknik ini sudah merupakan generasi ketiga, yang memiliki perbedaan mendasar dari yang sebelumnya karena tidak adanya sistem pemindaian optik-mekanis yang kompleks dan tidak selalu dapat diandalkan. Pada generasi ini, pencitra termal didasarkan pada penerima array solid-state Area Pelat Fokus (FPA), yang dipasang tepat di belakang bidang lensa. "Kimia" penglihatan termal dalam perangkat semacam itu, dalam sebagian besar kasus, didasarkan pada lapisan resistif vanadium oksida VOx atau silikon amorf -Si. Tetapi ada juga pengecualian, di mana fotodetektor atau "hati" dari pencitra termal didasarkan pada PbSe, susunan fotodetektor piroelektrik, atau matriks berdasarkan senyawa CdHgTe, dilengkapi dengan pendingin termoelektrik. Sangat menarik bahwa pendinginan seperti itu paling sering tidak digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan, tetapi hanya memberikan stabilitas termal di bawah kondisi lingkungan yang bervariasi. Mikrobolometer dari seri VOx atau -Si mencatat perubahan hambatan listrik di bawah pengaruh suhu, yang termasuk dalam prinsip dasar pengoperasian pencitra termal. Setiap sensor solid-state tersebut berisi chip pemrosesan sinyal yang mengubah resistansi menjadi tegangan output dan mengkompensasi radiasi latar belakang. Persyaratan penting dari mikrobolometer adalah bekerja dalam optik germanium vakum dan "transparan panas", yang secara serius memperumit pekerjaan perancang dan produsen. Dan sensor itu sendiri harus memiliki substrat yang andal dengan inklusi germanium atau gallium arsenide. Untuk memahami semua seluk-beluk pekerjaan mikrobolometer, perlu dicatat bahwa fluktuasi suhu kristal sebesar 0, 1 K menyebabkan perubahan kecil dalam resistansi sebesar 0,03%, yang harus dilacak. Semua hal lain dianggap sama, silikon amorf memiliki beberapa keunggulan dibandingkan oksida vanadium - keseragaman kisi kristal dan sensitivitas tinggi. Hal ini membuat gambar untuk pengguna lebih kontras dan kurang rentan terhadap noise, dibandingkan dengan teknik serupa pada VOx. Setiap piksel mikrobolometer unik dengan caranya sendiri - ia memiliki sendiri, sedikit berbeda dari rekan-rekannya, gain dan offset, yang memengaruhi gambar akhir. Dengan meningkatkan jumlah piksel, mengurangi pitch di antara mereka (hingga 9-12 mikron) dan mengecilkannya, desainer mencoba, antara lain, untuk mengurangi tingkat noise pada gambar. Piksel "buruk" atau cacat adalah masalah serius dalam pembuatan mikrobolometer, memaksa para insinyur untuk mengembangkan mekanisme perangkat lunak untuk menghilangkan titik putih atau hitam pada layar dan partikel yang berkedip-kedip. Ini biasanya diatur menggunakan interpolasi, yaitu sinyal keluar dari piksel "rusak" diganti dengan turunan dari nilai tetangga. Parameter matriks yang paling penting adalah nilai NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) atau suhu di mana mikrobolometer membedakan sinyal dari noise. Tentu saja, sensor harus cepat, jadi parameter berikutnya adalah konstanta waktu atau laju reaksi pencitra terhadap perubahan suhu. Fill factor atau faktor pengisian merupakan karakteristik matriks yang mencerminkan tingkat pengisian mikrobolometer dengan elemen sensitif, semakin besar maka semakin baik citra dilihat oleh operator. Matriks berteknologi tinggi dapat membanggakan cakupan 90% dari matriks dengan jumlah piksel mencapai 1 juta. Pengguna dapat mengamati medan perang dalam dua versi - monokrom dan palet warna. Produk militer dan keamanan biasanya menghasilkan gambar monokrom, karena kejelasan sosok musuh dan perlengkapannya jauh lebih tinggi daripada versi warna.
Perkembangan ilmuwan Amerika mengenai penggunaan graphene sebagai sensor inframerah terlihat menjanjikan. Mereka mencoba memperkenalkan materi 2D ini di mana-mana, dan sekarang giliran teknologi pencitraan termal. Mempertimbangkan bahwa 70-80% dari biaya imager termal yang tidak didinginkan terdiri dari mikrobolometer dan optik germanium, gagasan untuk membuat sensor termoelektrik graphene sangat menggoda. Menurut orang Amerika, satu lapisan graphene yang relatif murah pada substrat silikon nitrida sudah cukup, dan prototipe sudah memperoleh kemampuan untuk membedakan seseorang pada suhu kamar.
Baik di luar negeri maupun di Rusia, banyak perhatian diberikan pada perkembangan yang berkaitan dengan athermalisasi sistem optik pencitra termal, yaitu, ketahanan terhadap suhu lingkungan yang ekstrem. Lensa digunakan dari bahan chalcogenide - GeAsSe dan GaSbSe, di mana indeks bias sinar bergantung sedikit pada suhu. LPT dan Murata Manufacturing telah mengembangkan metode untuk memproduksi lensa semacam itu dengan pengepresan panas, diikuti dengan pembubutan berlian pada lensa asferis dan hibrida. Di Rusia, salah satu dari sedikit produsen lensa athermal adalah JSC NPO GIPO - Institut Optik Terapan Negara, yang merupakan bagian dari induk Shvabe. Bahan lensa adalah kaca bebas oksigen, seng dan germanium selenides, dan casing terbuat dari paduan aluminium berkekuatan tinggi, yang pada akhirnya menjamin tidak ada distorsi dalam kisaran dari -400C hingga + 500C.
Di Rusia, selain 1PN116 yang disebutkan dari FSUE TsKB Tochpribor (atau "perangkat Shvabe"), pemandangan pencitraan termal yang jauh lebih ringan "Shahin" (JSC TsNII "Cyclone"), dinamai untuk "kewaspadaan" untuk menghormati spesies pemangsa elang, dicirikan oleh matriks Ulisse Prancis dengan 160x120 piksel (atau 640x480) dan rentang pengenalan sosok tinggi 400-500 meter. Pada generasi terbaru, mikrobolometer yang diimpor digantikan oleh model domestik.
Lebih lanjut dalam daftar: Pemandangan pencitraan termal PT3 dari Novosibirsk "Shvabe - Defense and Defense" dengan resolusi matriks elemen 640x480, dengan berat 0, 69 kg dan, yang telah menjadi "standar emas", rentang deteksi angka pertumbuhan 1200 m Pitch piksel dari pemandangan ini bukan merupakan indikator yang luar biasa dan berukuran 25 mikron, yang membentuk resolusi gambar akhir yang sederhana. Omong-omong, holding mengatur produksi pemandangan berburu berdasarkan desain militer di bawah kode PTZ-02. Perwakilan lain dari sekolah desain domestik adalah pemandangan pencitraan termal Alfa TIGER dari divisi Shvabe-Photopribor, yang tampaknya merupakan perusahaan monopoli, dengan penerima mikrobolometrik dalam kisaran 7-14 mikron dengan resolusi 384x288 piksel. Dalam "TIGRA" operator bekerja dengan mikrodisplay OLED monokromatik 800x600 piksel, di mana 768x576 dicadangkan untuk menampilkan gambar termal. Perbedaan penting dari model awal pemandangan pencitraan termal Rusia adalah peningkatan waktu pengoperasian hingga 30 menit - sekarang Anda dapat bertarung dalam rentang inframerah selama 4,5 jam. Modifikasinya "Alpha-PT-5" memiliki fotodetektor PbSe langka dengan stabilisasi termal listrik. Pemandangan universal PT-1 dari NPO NPZ mampu menggabungkan dengan banyak jenis senjata kecil karena dudukan dan memori khusus, di mana balistik dan reticle diprogram untuk berbagai macam senjata. Meremas eyecup penglihatan dengan otot-otot mata menyalakan microdisplay, dan membukanya mematikan - ini adalah jenis sistem hemat energi yang diterapkan di PT-1. Mikrobolometer Amerika dipasang pada perangkat pencitraan termal untuk membidik dan mengamati "Granite-E" dari ISPC "Spectrum". Teknik dengan visi "wide-polar" dihadirkan oleh perusahaan dengan nama panjang NF IPP SB RAS "KTP PM" di bawah indeks TB-4-50 dan memiliki bidang pandang 18 derajat kali 13,6 derajat.
Omong-omong, perusahaan menawarkan kisaran tiga ukuran standar pemandangan pencitraan termal TB-4, TB-4-50 dan TB-4-100, dilengkapi dengan mikroprosesor modern untuk pemrosesan gambar berdasarkan arsitektur HPRSC (High Performance Reconfigurable Komputasi Super). Arah terpisah adalah pemandangan pencitraan termal Mowgli-2M baru di bawah indeks 1PN97M, dipasang pada keluarga MANPADS tipe Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S dan Verba . Mereka mengembangkan dan merakit pemandangan di LOMO St. Petersburg dan mereka berbeda, tentu saja, dengan jangkauan deteksi yang sangat besar 6000 m. Alternatif untuk Mowgli dapat berupa pemandangan TV / S-02 dari perusahaan BELOMO dari luar negeri, yang dirancang untuk senjata kecil yang berat - senapan kaliber besar, peluncur granat dan, pada kenyataannya, MANPADS. Dengan massa tidak lebih dari 2 kg, pemandangan Belarusia menunjukkan jangkauan deteksi manusia yang mengesankan 2000 meter, dan pengenalan 1300 meter.
Di bagian "Thermal Imaging Chronicles" ini, kami berbicara tentang beberapa pemandangan individu pencitraan termal domestik dan rekan-rekan mereka dari luar negeri. Di depan adalah analog asing, pencitra termal tangki, serta perangkat pengamatan dan pengintaian individu.
