Тіло людини є джерелом інфрачервоного випромінювання. Максимальна енергія випромінювання відповідає довжині хвилі 9,6 мкм. У здорової людини розподіл температур по тілу і випромінювання стандартне. Запальні процеси, пухлини можуть змінювати температуру окремих ділянок тіла, за рахунок чого інтенсивність інфрачервоного випромінювання від них змінюється. Тому реєстрація теплового випромінювання від різних ділянок тіла людини використовується як діагностичний метод.

Термографія - це метод реєстрації випромінювання від різних ділянок поверхні тіла людини з метою визначення розташування патологічного вогнища.

Прилади для термографії називається тепловізором.

Тепловізор ТКВр-ІФП СВІТ є термографічною камерою третього покоління, що працює в реальному масштабі часу. Фотоприймальним елементом служить фокальна матриця напівпровідникових конденсаторів на основі арсеніду індію (InAs) (мал. 1). Камера призначена для вимірювання температур і аналізу статичних і змінних в часі картин теплового стану об'єктів. Стаціонарна камера показала добрі результати при рішенні задач медичної діагностики захворювань пацієнтів методами медичної термографії, а також при рішенні ряду технічних і наукових задач в різних галузях народного господарства, наприклад, при вимірюванні динамічних теплових зображень поверхні печей, що обертаються, при виробництві цементу. Фоточутлива матриця реєструє власне інфрачервоне випромінювання будь-яких нагрітих тіл, у тому числі власне випромінювання шкірних покривів людини.


Мал.1 Будова фотонного приймача

Всі матеріальні тіла з температурою вище -273 °С (0 °К), випромінюють електромагнітне випромінювання, яке відповідно до формули Планка можна представити у вигляді, показаному на мал.2 (показана залежність емісії фотонів від довжини хвилі при двох температурах абсолютно чорного тіла). При підвищенні температури об'єктів збільшується число квантів випромінювання (ІЧ-випромінювання), що випускаються, при фіксованій довжині хвилі. Кванти світла, що випускаються, у тому числі невидимі (інфрачервоні) з довжиною хвилі > 1 мкм можуть бути зареєстрований датчиками інфрачервоних випромінювань (напівпровідникові фотонні датчики).


Мал.2 Залежність густини потоку квантів, що випускаються абсолютно чорним тілом при двох температурах, від довжини хвилі.

Теплове зображення об'єктів формується спеціальним інфрачервоним об'єктивом і реєструється за допомогою фокальної матриці, встановленої у фокальній площині об'єктиву. Спектральний діапазон пропонованої матриці складає 2,65-3,05 мкм. З погляду розробників, для вирішення ряду термографических задач, це дуже зручний спектральний діапазон. Це зв'язано з тим, що для фотонних приймачів відношення числа інформаційних падаючих квантів випромінювання (наприклад для Т=30°С, деякої температури поверхні шкіри людини) і паразитних фонових квантів (температура навколишнього фону Т=25°С) збільшується із зменшенням довжини хвилі падаючого випромінювання. Так для спектрального діапазону 8,5-12 мкм, характерного для приймачів на основі з'єднань ртуть-кадмій-телур відношення складає 1,08, для діапазону 7,5-8 мкм (приймач на основі сверхрешеток AlGaAs/GaAs) - 1,1, для діапазону 4,5-5 мкм (приймачі на основі InSb і силіциду платини) - 1,13, для діапазону 3,5-3,9 (приймачі на основі InSb і силіциду платини) - 1,23, для діапазону 2,65-3,05 мкм (матриця на основі InAs матриці) - 1,3 і для діапазону 1,4-1,8 мкм - 1,6. В цілому це дає можливість матрицям в короткохвильовій області легше реєструвати малі температурні контрасти на об'єктах. Крім того, із зменшенням довжини хвилі падаючого випромінювання зменшується паразитний потік кімнатного фону, що спрощує схеми прочитування сигналів.


Мал.3 Будова гібридної мікросхеми

Елементи фокальної матриці перетворять кванти світла в електричні заряди, які прочитуються кремнієвим мультиплексором (мал.3), посилюються, заздалегідь обробляються електронною схемою і передаються в комп'ютер (мал.4). В результаті на екрані монітора одержуємо тепловизионное зображення об'єкту (термограмму).


Рис.4. Блок-схема тепловізорної камери.

1 - об'єктив, 2 - пристрій калібрування, 3 - холодна діафрагма, 4 - матричне ФПУ, 5 - вакуумний кріостат з просвітленим вікном, 6 - генератор управляючих імпульсних і постійних напруг, 7 - підсилювач з диференціальним виходом 8 - вимірник температури ФПУ і автомат включення напруги зсуву підкладки InAs, 9,14 - блоки управління і синхронізації, 10 - АЦП, 11 - суматор, 12 - диспетчер пам'яті, 13,16 - банки пам'яті, 15 - блок зв'язку з персональним комп'ютером 17 - персональний комп'ютер

В технічному відношенні одним з переваг тепловизора "Світ" є те, що цей тепловизор побудований на основі матричного ІЧ-детектора. Ця перевага виявляється порівняно з тепловізорами, використовуючими внутрішні скануючі системи і яких багато ще на світовому ринку. У зв'язку з використовуванням принципу накопичення інформаційного сигналу матричні тепловізори за інших рівних умов виграють у скануючих систем по сукупності таких параметрів, як надійність чутливість, швидкодія і просторовий дозвіл.


Мал.5. Загальний вид тепловізорної камери в зборі.

1 - відсік кріостата з охолоджуваною фокальною матрицею, 2 - відсік об'єктиву і вузла калібрування, 3 - відсік електроніки, 4 - горловина для заливки рідкого азоту, 5 - штатив, 6 - розташування роз'єму під стандартний високошвидкісний кабель USB 2.0 A/B Cable (DUB-C5AB).

Зображення, зроблені тепловізором, мають такий вигляд