В третьем выпуске корпоративного журнала компании АФК «Система» о науке и инновациях «Sistema Science» опубликована статья о техническом зрении в инфракрасном диапазоне.

Приглашенным главным редактором третьего выпуска «Sistema Science» стал директор ИФП СО РАН академик Александр Латышев.

В статье «От формулы Эйнштейна до прибора в космосе» цитируются: заместитель директора ИФП СО РАН д.ф.-м.н. Максим Якушев, ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН к.ф.-м.н. Сергей Дворецкий, заведующий лабораторией ИФП СО РАН к.ф.-м.н. Георгий Сидоров.

Автор текста: Надежда Дмитриева Фото: Виктор Яковлев, Тимофей Перевалов, Борис Вайнер, Алексей Танюшин, фотостоки

***

Все знают, что Альберт Эйнштейн – нобелевский лауреат. Многие уверены, что награду ученый получил за теорию относительности. Однако Нобелевская премия по физике за 1921 год была присуждена Эйнштейну за разработку теории фотоэффекта, причем в ноябре 1922-го. Почему произошло именно так – тема для отдельной статьи, но мы вернемся к фотоэффекту: способности вещества испускать электроны под действием излучения. Благодаря этому явлению появились телевидение и первые фотоэлементы, люди стали управлять производственными процессами с помощью света. Человечество смогло преодолеть границы, определенные природой, и обрести техническое зрение в диапазонах, недоступных нашему глазу. Что же происходит в этой отрасли сегодня, что может искусственный глаз и как он работает?

Больше ста лет назад Эйнштейн вывел уравнение, показывающее, что свет испускается, распространяется и поглощается определенными порциями – квантами, позже названными фотонами. Понятие квантов излучения первым ввел Макс Планк в 1900 году, но он первоначально считал, что это просто удобный математический прием для непротиворечивого описания энергии излучения тела. Эйнштейн же показал, что излучение представляет собой поток квантов – отдельных световых частиц.

При слове «свет» обычно представляется привычный видимый диапазон, но фотоэффект работает для электромагнитного излучения в других спектральных диапазонах длин волн, например инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Задача исследователей и инженеров – создать материалы, которые будут чувствовать излучение в каждом из этих спектральных диапазонов, тогда мы увидим гораздо больше, чем можем сейчас при солнечном или лунном освещении. Не только черную кошку в темной комнате, но даже отпечатки ее лапок.

Хорошо известный прибор, в котором стоит приемник инфракрасного излучения, – тепловизор. В связи с пандемией коронавируса о тепловизорах узнал практически каждый человек. Они позволяют быстро выявить в потоке людей человека с повышенной температурой с безопасного расстояния. Тепловизоры используют в аэропортах, на вокзалах и прочих местах массового скопления людей. Но это лишь одна из областей применения сложного прибора.

Задач, которые могут решаться благодаря инфракрасным фотоприемным устройствам, гораздо больше: с их помощью люди могут ориентироваться в полной темноте, проводить дистанционное зондирование поверхности Земли, медицинские исследования, обнаруживать утечки и неисправности на разнообразных коммуникациях, наблюдать рождение первых галактик.

Подробнее в статье: