Билет №20

1)Сущность излучения объектов в инфракрасном диапазоне, электроннооптические преобразователи.

Любые процессы, происходящие в природе и человеческой деятельности, сопровождаются поглощением и выделением тепла, изменяя внутреннюю энергию тела, которая в состоянии термодинамического равновесия пропорциональна температуре вещества. В результате этого поверхности физических тел приобретают специфическое температурное распределение. Основным путем реализации тепловизионного метода контроля является создание аппаратных средств, обеспечивающих преобразование температурного распределения или инфракрасного излучения в видимое изображение, являющееся высшей формой получения, хранения и передачи информации.

Реализация возможностей тепловизионного метода контроля, обеспечивающего решение проблем «ночного видения», обнаружения скрытых или замаскированных объектов или осуществления поисковых мероприятий в сложных метеоусловиях обусловила создание широкого спектра тепловизионных разведывательных аппаратурных средств: портативных, мобильных, стационарных.

Рабочий диапазон спектральной чувствительности тепловизионной аппаратуры определяется обоснованным выбором одной из зон: 3…5,5мкм и 8…14мкм, соответствующих окнам прозрачности атмосферы и максимальной излучательной способности наблюдаемых объектов в наиболее часто используемом температурном диапазоне от –50 до + 500°С, рис. 3.2.

Ослабление электромагнитных волн в атмосфере обуславливается рассеянием и поглощением энергии излучения. Рассеяние влияет наиболее заметно на видимую область спектра, а поглощение – на ультрафиолетовую и инфракрасную.

Молекулярное поглощение излучения в атмосфере объясняется тем, что уровни энергии колебательных и вращательных движений молекул воды, углекислого газа, озона и других входящих в состав атмосферы газов расположены в области частот оптического диапазона.

В верхней части рис. 3.2 представлена зависимость коэффициента пропускания для чистой атмосферы от длины волны, а на втором рисунке показано изменение поглощения 1/τ от λ для высот Н=0 и 11 км. Как видно из рис. 3.2 имеется несколько сравнительно узких областей («окон») прозрачности: диапазон видимого света, а также участки инфракрасного диапазона с длинами волн 0,95…1,05; 1,15…1,35;1,5…1,8; 2,1…2,4; 3,3…4,2; 4,5…5,1; 8…13 мкм. С увеличением высоты Н ширина полос пропускания «окон» атмосферы увеличивается.

Распространение в пространстве и внутренний обмен тепловой энергией могут осуществляться радиационным излучением, конвекцией и теплопроводностью, при этом во всех случаях интенсивность процессов возрастает с увеличением абсолютного значения температуры.

При дистанционной оценке степени теплового состояния энергонасыщенных объектов (или наблюдении в плохих погодных условиях на фоне стационарных тепловых помех) регистрируется изменение интенсивности собственного излучения.

Электроннооптические преобразователи с электростатической фокусировкой обладают рядом достоинств: они создают малый кружок рассеяния в изображаемой на экране точке, в результате чего обеспечивается высокая разрешающая способность прибора (до 30-40 лин/мм, как у хороших фотообъективов); в таких ЭОП имеется возможность применять высокие ускоряющие разности потенциалов (до 20 кВ) без опасности возникновения самопроизвольной электронной эмиссии с катода, что позволяет создавать более высокую яркость изображения на флуоресцирующем экране, которая возрастает с увеличением кинетической энергии электронов, бомбардирующих экран; создается возможность получать различные электроннооптические увеличения в приборе (например, меньшие единицы) и благодаря этому, а также используя ускорение электронов, получать на экране изображения с более высокой яркостью, чем у наблюдаемых объектов (что является принципиально невозможным в оптике световых лучей).