Большие перспективы маленького прибора


Разработка ученых Института физики полупроводников СО РАН  - полупроводниковый болометр
28 февраля 2014

Мы уже рассказывали о работе группы исследователей ИФП СО РАН под руководством к.ф-м.н. Дмитрия Есаева в области болометрии. Напомним, болометр – это приемник электромагнитного (прежде всего, инфракрасного) излучения объекта. Поэтому, кстати,  болометрию еще называют тепловидением. Ученые разных стран разрабатывают способы получения изображений объектов в инфракрасном диапазоне достаточно давно. Однако, в большинстве случаев, такие приборы требуют либо частичной подсветки, либо достаточно сложны в эксплуатации (так, матрицу фоточувствительных элементов большинства тепловизоров надо предварительно охлаждать до сверхнизких температур). Приборы, разрабатываемые в ИФП – микроболометрические приемники - лишены обоих этих недостатков. Они способны видеть в полной темноте, густом тумане или полностью задымленном помещении. И при этом – не требуют охлаждения, просты в эксплуатации и достаточно дешевы, их себестоимость сопоставима с цифровым фотоаппаратом. 

Не удивительно, что эти приборы, которые изначально разрабатывались для нужд военных, оказались востребованы в самых разных отраслях экономики. То есть речь идет о ярком примере продукции двойного назначения: военного и гражданского. О некоторых перспективах применения микроболометров мы и расскажем.
Одними из первых его оценили спасатели. И в ноябре 2011 года на полигоне военизированной горноспасательной части в Прокопьевске прошли полевые испытания прибора.

Проводились они в условиях максимально близких к реальной аварии на шахте, когда степень задымленности равнялась 4 баллам (видимость не далее ладони вытянутой руки). Результаты их хорошо видны на фото.

Реальное изображение задымленного тоннеля Спасатели в задымленном тоннеле, удаление - 20 м
В итоге, сегодня разработка малогабаритного (носимого на каске) прибора стала частью системы ГОРНАСС, предлагаемой НПФ «Гранч», г. Новосибирск,  для предприятий угледобывающей промышленности.

 

 

 

Не меньше интереса болометры вызывают у пожарных и спасателей, которым часто приходится работать в условиях практически нулевой видимости. И если шлем пожарного оборудовать таким же прибором – это значительно облегчит, например, поиск людей в задымленном помещении.

Если пожарного обеспечить таким прибором – это облегчит поиск людей в задымленном помещении. 

 

 

 

Отсутствие освещения или сложные метеоусловия для прибора помехой не являются

 

Еще одно перспективное направление использование микроболометров – это интеграция их в периметр охраняемых объектов. Отсутствие освещения или сложные метеоусловия для прибора помехой не являются, поскольку он реагирует на тепловое излучение объекта, причем с высокой степенью чувствительности (прибор регистрируют изменения температуры объектов в 0,05 Cо).

Кстати, высокая чувствительность прибора открывает перед ним еще ряд областей для применения, в качестве средства мониторинга. Так, руководство Российских железных дорог оценило возможность постоянного мониторинга состояния колес вагонов при помощи этих приборов, что позволит заметно повысить срок их эксплуатации.
Пригодится прибор в сфере ЖКХ – с его помощью можно, например, достаточно точно определить места протечек или теплопотерь в зданиях, контролировать теплотрассы. 
 

Также можно отслеживать температурный режим линий электропередач, определяя места повреждения изоляции.

Можно отслеживать температурный режим линий электропередач

Эти приборы можно использовать для температурного контроля при укладке асфальта, в системах охранной сигнализации и мониторинге технологических процессов, как в металлургии, так и в пищевой промышленности.

 

 

 

 

Рак легкого Еще одно важное направление использования микроболометров – медицинские диагностические системы. Анализ полученных в инфракрасном диапазоне изображений часто позволяет довольно точно поставить верный диагноз.

При этом такое исследование организма пациента не имеет вредных последствий (в отличие от, скажем, рентгенографии).

С интересом к болометрам присматриваются и некоторые автомобильные концерны: с их помощью можно значительно облегчить водителю управление автомобилем ночью или в сложных метеоусловиях. Конечно, сегодня это лишь «планы на будущее». Но если вспомнить, с какой скоростью сегодня гаджеты из экзотических новинок превращаются в элементы повседневного быта, то, возможно, и автоболометры скоро станут так же распространены как видеорегистраторы и GPS-навигаторы.

Перечислять возможные сферы применения этих приборов можно еще долго. И неудивительно, что французская фирма (ведущий европейский производитель болометров), начиная с 2005 г. поставляет на рынок от 20 тысяч приборов ежегодно и подумывает о значительном увеличении объемов производства. Активные работы в этом направлении ведут Япония, Израиль, Китай, Германия.  Но и Россия, благодаря работе исследователей ИФП СО РАН, заметно сокращает отставание от лидеров. На сегодня российская разработка вполне готова к внедрению в производство, так что ученые свою задачу выполнили. Дело за промышленниками и государством.

Георгий Батухтин