Zoals gewoonlijk gaan de wortels van alle belangrijke dingen op de een of andere manier terug naar het oude Griekenland - thermische beeldvorming is in deze situatie geen uitzondering. Titus Lucretius Carus was de eerste die suggereerde dat er enkele "warmte"-stralen zijn die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog, maar de zaak ging niet verder dan speculatieve conclusies. Ze herinnerden zich de thermische straling in het tijdperk van de ontwikkeling van stoomtechnologie, en een van de eersten waren de Zweedse chemicus Karl Scheele en de Duitse natuurkundige Johann Lambert. De eerste in zijn werk "Chemical Treatise on Air and Fire" verdiende een heel hoofdstuk warmte - deze gebeurtenis vond plaats in 1777 en werd de voorloper van het boek "Pyrometry", twee jaar later geschreven door Lambert. Wetenschappers hebben de rechtheid van de voortplanting van warmtestralen ontdekt en hebben misschien wel het belangrijkste bepaald: hun intensiteit neemt omgekeerd af met het kwadraat van de afstand. Maar de meest opvallende ervaring met warmte werd gemaakt door Marc Auguste Pictet in 1790, toen hij twee holle spiegels tegenover elkaar plaatste, en in het brandpunt van één plaatste hij een verwarmde bal. Door de temperatuur van de spiegels te meten, ontdekte Pictet iets verrassends voor die tijd - de spiegel bleek warmer te zijn, met in het brandpunt een hete bal. De wetenschapper ging verder en veranderde het verwarmde lichaam in een sneeuwbal - de situatie bleek precies het tegenovergestelde. Zo werd het fenomeen van reflectie van thermische straling ontdekt en werd het begrip "koude stralen" voorgoed verleden tijd.
De volgende belangrijke persoon in de geschiedenis van thermische beeldvorming was de ontdekker van Uranus en zijn satellieten, de Engelse astronoom William Herschel. De wetenschapper ontdekte in 1800 het bestaan van onzichtbare stralen, "met de grootste verwarmingskracht", die zich buiten het zichtbare spectrum bevinden. Hij slaagde daarin met behulp van een glazen prisma, dat het licht ontleedt in zijn componenten, en een thermometer, die de maximale temperatuur registreerde net rechts van het zichtbare rode licht. Als volgeling van Newtons corpusculaire leer geloofde Herschel vast in de identiteit van licht en stralingswarmte, maar na experimenten met de breking van onzichtbare infrarode stralen, werd zijn geloof behoorlijk geschokt. Maar in elk verhaal is het niet compleet zonder gezaghebbende slimme mensen uit de wetenschap, die het plaatje bederven met hun valse vermoedens. Deze rol werd gespeeld door natuurkundige John Leslie uit Edinburgh, die het bestaan van verwarmde lucht verklaarde, wat in feite de zeer "mythische warmtestralen" zijn. Hij was niet te lui om het experiment van Herschel te herhalen, hiervoor bedacht hij een speciale differentiële kwikthermometer, die de maximale temperatuur registreerde net in de zone van het zichtbare rode spectrum. Herschel werd bijna een charlatan verklaard, wijzend op de onvoldoende voorbereiding van experimenten en de onjuistheid van de conclusies.
De tijd oordeelde echter anders - tegen 1830 bewezen talrijke experimenten van 's werelds toonaangevende wetenschappers het bestaan van "Herschel-stralen", die Becquerel infrarood noemde. De studie van verschillende lichamen voor het vermogen om dergelijke straling door te geven (of niet door te geven), bracht wetenschappers ertoe te begrijpen dat de vloeistof die de oogbol vult het infraroodspectrum absorbeert. Over het algemeen is het precies zo'n fout van de natuur die de behoefte aan de uitvinding van een warmtebeeldcamera heeft doen ontstaan. Maar in de 19e eeuw leerden wetenschappers alleen de aard van warmtedragende en onzichtbare straling, waarbij ze op alle nuances ingingen. Het bleek dat verschillende warmtebronnen - een hete ketel, heet staal, een alcohollamp - een verschillende kwalitatieve samenstelling van de "infraroodtaart" hebben. Dit werd experimenteel bewezen door de Italiaan Macedonio Melloni met behulp van een van de eerste warmteregistratie-apparaten - een bismut-antimoon thermokolom (thermomultiplicateur). De interferentie van infraroodstraling maakte het mogelijk om met dit fenomeen om te gaan - in 1847 werd met zijn hulp het spectrum met een golflengte tot 1,94 micron voor het eerst gestandaardiseerd.
En in 1881 kwam een bolometer de experimentele fysica te hulp - een van de eerste apparaten voor het fixeren van stralingsenergie. Dit wonder is uitgevonden door de Zweedse wiskundige en natuurkundige Adolf-Ferdinand Svanberg, nadat hij een extreem dunne, zwartgeblakerde plaat in het pad van infrarode straling had geïnstalleerd, die in staat was zijn elektrische geleidbaarheid onder invloed van warmte te veranderen. Een dergelijke stralingsdetector maakte het mogelijk om de destijds maximaal mogelijke golflengte tot 5,3 micron te bereiken en in 1923 werden al 420 micron gedetecteerd in de straling van een kleine elektrische oscillator. Het begin van de 20e eeuw wordt gekenmerkt door de opkomst van een massa ideeën over de praktische uitvoering van de theoretische zoektochten van de voorgaande decennia. Zo verschijnt een thalliumsulfide-fotoweerstand, behandeld met zuurstof (thalliumoxysulfide), die in staat is zijn elektrische geleidbaarheid te veranderen onder invloed van infrarode stralen. Duitse ingenieurs hebben op basis daarvan tallophid-ontvangers gemaakt, die een betrouwbaar communicatiemiddel op het slagveld zijn geworden. Tot 1942 slaagde de Wehrmacht erin om zijn systeem geheim te houden, in staat om op een afstand van maximaal 8 km te opereren, totdat het werd doorboord bij El Alamein. Verdampers zijn de eerste echte warmtebeeldsystemen die min of meer bevredigende thermogrammen verkrijgen.
Het apparaat is als volgt: een dun membraan met oververzadigde dampen van alcohol, kamfer of naftaleen bevindt zich in de kamer en de temperatuur binnenin is zodanig dat de verdampingssnelheid van stoffen gelijk is aan de condensatiesnelheid. Dit thermische evenwicht wordt verstoord door het optische systeem, dat het warmtebeeld op het membraan focust, wat leidt tot een versnelling van de verdamping in de heetste gebieden - als resultaat wordt een warmtebeeld gevormd. Eindeloze tientallen seconden in de verdamper werden besteed aan het vormen van een beeld waarvan het contrast veel te wensen overliet, de ruis soms alles overschaduwde en er was niets te zeggen over de hoogwaardige overdracht van bewegende objecten. Ondanks de goede resolutie van 10 graden Celsius, liet de combinatie van nadelen de verdamper geen plaats in massaproductie. In de USSR verscheen echter een kleinschalig apparaat EV-84, in Duitsland - EVA, en experimentele zoekopdrachten werden uitgevoerd in Cambridge. Sinds de jaren dertig is de aandacht van ingenieurs gevestigd op halfgeleiders en hun speciale relatie met het infraroodspectrum. Hier gingen de teugels van de macht over naar het leger, onder wiens leiding de eerste gekoelde fotoweerstanden op basis van loodsulfide verschenen. Het idee dat hoe lager de temperatuur van de ontvanger, hoe hoger de gevoeligheid, werd bevestigd en kristallen in warmtebeeldcamera's werden bevroren met vast kooldioxide en vloeibare lucht. En voor die vooroorlogse jaren al behoorlijk hightech, ontwikkeld aan de Universiteit van Praag, de technologie om een gevoelige laag vacuüm te spuiten. Sinds 1934 is de elektro-optische omzetter van de nulgeneratie, beter bekend als het "Holst-glas", de voorouder geworden van veel nuttige technologie - van apparaten voor het nachtelijk rijden van tanks tot individuele sluipschuttervizieren.
Nachtzicht kreeg een belangrijke plaats in de marine - schepen kregen de mogelijkheid om in volledige duisternis in de kustzone te navigeren, met behoud van een verduisteringsmodus. In 1942 werd de ervaring van de vloot op het gebied van nachtnavigatie en -communicatie overgenomen door de luchtmacht. Over het algemeen waren de Britten in 1937 de eersten die een vliegtuig in de nachtelijke hemel detecteerden door zijn infraroodhandtekening. De afstand was natuurlijk bescheiden - ongeveer 500 meter, maar voor die tijd was het een onbetwistbaar succes. Het dichtst bij een warmtebeeldcamera in de klassieke zin kwam in 1942, toen een supergeleidende bolometer op basis van tantaal en antimoon met vloeibare heliumkoeling werd verkregen. De Duitse warmterichtingzoekers "Donau-60" maakten het op basis daarvan mogelijk om grote zeeschepen op een afstand tot 30 km te herkennen. De jaren veertig werden een soort kruispunt voor warmtebeeldtechnologie - het ene pad leidde naar systemen vergelijkbaar met televisie, met mechanisch scannen, en het tweede naar infrarood vidicons zonder scannen.
De geschiedenis van binnenlandse militaire warmtebeeldapparatuur gaat terug tot het einde van de jaren zestig, toen het werk begon in de Novosibirsk Instrument-Making Plant in het kader van de onderzoeksprojecten "Evening" en "Evening-2". Het theoretische gedeelte werd begeleid door het hoofd onderzoeksinstituut voor toegepaste natuurkunde in Moskou. Een seriële warmtebeeldcamera werkte toen niet, maar de ontwikkelingen werden gebruikt in het onderzoekswerk "Lena", met als resultaat de eerste warmtebeeldcamera voor verkenning 1PN59, uitgerust met een fotodetector "Lena FN". 50 lichtgevoelige elementen (elk met een afmeting van 100x100 micron) werden in één rij geplaatst met een stap van 130 micron en zorgden voor de werking van het apparaat in het MWIR (Middle Wave Infrared) spectrale bereik van 3-5 micron met een doelherkenningsbereik tot 2000 m. hoge druk kwam de microwarmtewisselaar van de fotodetector binnen, koelde deze af tot -194,5 en keerde terug naar de compressor. Dit is een kenmerk van de eerste generatie apparaten - hoge gevoeligheid vereist lage temperaturen. En lage temperaturen vereisten op hun beurt grote afmetingen en een indrukwekkend stroomverbruik van 600 watt.
1PN59 geïnstalleerd op het binnenlandse verkenningsvoertuig PRP-4 "Nard", met behulp van de BMP-1-basis.
In 1982 besloten huisingenieurs om het operationele spectrale bereik van warmtebeeldapparatuur te verschuiven naar 8-14 micron (lange golflengte LWIR - Long Wave Infrared) vanwege de betere "doorvoer" van de atmosfeer van thermische straling in dit segment. Het product onder de index 1PN71 was het resultaat van een soortgelijk ontwerpwerk in de richting van "Manual-2", dat een cadmium-kwiktelluride (CdHgTe of MCT) fotodetector als een "alziend oog" heeft.
Dit gevoelige element heette "Weightlessness-64" en het had … correct, 64 MCT-kristallen van 50x50 afmetingen met een stap van 100 micron. Het was nodig om "Zero Gravity" nog meer te bevriezen - tot -196, 50C, maar het gewicht en de afmetingen van het product namen aanzienlijk af. Dit alles maakte het mogelijk om verziendheid 1PN71 van 3000 meter te bereiken en het beeld voor de gebruiker aanzienlijk te verbeteren. De warmtebeeldcamera werd geïnstalleerd op het mobiele artillerie-verkenningsstation PRP-4M "Deuteriy", dat naast het 1PN71-apparaat is bewapend met een gepulseerd nachtzichtapparaat, een radar en een laserafstandsmeter. Een zeldzame soort in het Russische leger - BRM-3 "Lynx" is ook uitgerust met een warmtebeeldapparaat voor verkenning van de Novosibirsk Instrument-Making Plant. De 1PN126 "Argus-AT" warmtebeeldcamera, ontwikkeld in 2005 door het Tochpribor Central Design Bureau en uitgerust met microscopisch gevoelige elementen van 30x30 micron van het beproefde CdHgTe, wordt opgeroepen om deze techniek in de troepen te veranderen. Het echte hoogtepunt van de 126e warmtebeeldcamera is een roterend octaëdrisch germaniumprisma dat transparant is voor infraroodstraling. Het is deze scanner die twee frames in één omwenteling op de fotodetector genereert in de modus voor het opnemen van de thermische handtekening van het waargenomen object. Ter vergelijking - in 1PN71 werd deze rol gespeeld door een platte spiegel - in de Sovjet-Unie waren er geen goedkope technologieën voor de productie van germaniumglazen. Een verkenningsplatform van de voorkant PRP-4A, of, zoals het vaak wordt genoemd, "het alziende oog van de oorlogsgod", werd voorbereid voor de nieuwe binnenlandse warmtebeeldcamera. De machine is bezaaid met talloze lenzen van optische verkenningsmiddelen en lijkt veel op de oude Griekse meerogige reus, waarnaar hij is vernoemd.
