A TERMOKAMERA, AVAGY A CSÖRGŐKÍGYÓ STRATÉGIÁJA 2. RÉSZ Cikkünk második részében áttekintjük a termovíziós technológia történetét, majd bemutatjuk az első hazai fejlesztésű termokamerát és a vele készült felvételeket. A termovíziózás története A termovíziós technológiát, mint annyi mindent a világon, a katonák céljaira fejlesztették ki. Nincs semmi meglepő abban, hogy a hőkövető rakéták vagy az igazi éjjellátó készülékek ugyanazt a technológiát használják, mint pl. a házak hőveszteségét vagy egy ember hőtérképét megjelenítő termovíziós kamera. Korábban a széleskörű polgári felhasználást a magas ár, a hűtött detektortechnológia kényelmetlensége éa az exporttilalmi problémák korlátozták. Az 1960-as évek elején jelentek meg a gyakorlatban már jól használható ős eszközök. Ezeket a hűtött detektortechnológiájú Forward-Looking InfraRed (FLIR) eszközöket 1978- ban követte az első nem hűtött (uncooled FIR) technológiát tartalmazó berendezés. 1980-as évek elején kezdték kifejleszteni (TEXAS INSTRUMENTS, HONEYWELL) a nem hűtött technológiájú mikrobolométer érzékelőt tartalmazó eszközöket. A kereskedelemben 1996-ban jelent meg az első sorozatban gyártott mikrobolométer alapú eszköz. 2000-ben megjelent a kitűnő teljesítmény/ár tényezőjű polikristályos Si (amorphous Si) technológiájú mikrobolométer. 1. kép Az AGA-680 készülék képe a 1960-as évekből A technológia fejlődésére és az árak csökkenésére jellemző, hogy 2000-ben termovíziós rendszerrel szerelték fel a Cadillac DeVille típusú gépkocsit, amellyel biztonságosabbá tették az éjszakai autózást. A következő években a termovíziós eszközök árának további csökkenését, széleskörű elterjedését és paramétereinek (felbontás, érzékenység) további javulását jósolják a szakértők. A hazai helyzet Hazánkban termovíziós eszközöket korábban sohasem gyártottak, ráadásul az exportkorlátozás és a magas ár miatt csak néhány készülék állt a hazai szakemberek rendelkezésére, de ennek ellenére ebben a tudományágban meglepően komoly alkalmazástechnikai kultúra alakult ki. Benkő Imre professzor (BME) úttörő kezdeményezésére és hathatós közreműködésével 1977 óta rendszeresen megrendezésre kerülő termogrammetriai konferenciák jól jelzik, hogy hazánkban mérnökökből, fizikusokból, orvosokból, vegyészekből, környezetvédelmi és mezőgazdasági szakemberekből egy nagyon erős szakmai háttér állt össze.
Ráadásul olyan időszakban kezdődött a fenti kibontakozás, amikor szinte lehetetlen volt ilyen készülékeket beszerezni. Két okból is. Ugyanis, mint katonai célra is használható (ún. dualuse ) eszközt, export tilalom alatt állt. Hosszadalmas engedélyezés után vagy az akkor szokásos kerülő utakon lehetett beszerezni ilyen eszközöket. A nyugat-európai szemmel is igen drága eszközök hazánkban szinte megfizethetetlenek voltak. Az ős készülékek folyékony nitrogén hűtésű berendezések voltak, kellően lebutított elektronikával és olyan rendszertechnikával, konstrukcióval rendelkeztek, amelyek semmilyen ismert szabvánnyal sem voltak kompatibilisek. Nehézkes, állandó üzemre alkalmatlan és a mozgó alkatrészek miatt kényes eszközök voltak. A technológia fejlődésével megjelentek nálunk is a különlegesen drága zárt hűtőrendszerű berendezések. Ezek már sokkal kényelmesebb használatot biztosítottak és szerencsére kézi kamera verzióban is megjelentek. Sajnos, továbbra is az ár és a szükséges exportengedély akadályozta az eszközök elterjedését. Mint már NATO tagországnak a várt könnyítés helyett, 2001. szeptember 11. után továbbnehezedett az eszközök beszerzése. Az európai és hazai alkalmazástechnikában áttörést jelentett, hogy néhány éve a francia ULIS cég is megjelent a mikrobolométer alapú FIR érzékelő eszközökkel. Ezek hihetetlenül nagy előnye, hogy kíváló érzékenységgel és felbontással rendelkeznek és nem igényelnek hűtést. A gyártási technológia Si alapú, a polisziliciumból készült érzékelő réteget bravúros maratási trükkökkel viszik fel a hordozóra, pontosabban a hordozó fölé emelt híd -ra. Ez elősegíti, hogy a kiegészítő áramkörök ugyanazon a szeleten kerüljenek elhelyezésre. Ez jobb paraméterű és olcsóbb eszközök létrehozását teszi lehetővé. 2. ábra Különféle tokozású ULIS gyártmányú a-si technológiájú mikrobolométer érzékelők (az ULIS cég felvétele) 3. ábra Az a-si technológiájú mikrobolométer mátrix egy elemének elektromikroszkóppal készült képe (az ULIS cég felvétele) Az orvosi, ipari és biztonságtechnikai termovíziós technológia területén kimagasló eredményeket értek el a hazai kutatók, mérnökök. Ezek között is kiemelkedő dr. Szacsky
Mihálynak (BME) orvosi diagnosztikát, dr. Kováts László Dezsőnek (BME) ipari- és tűzvédelmi, valamint Gyulaffy Bélának (HM TH) katonai alkalmazástechnikát érintő munkássága. A BME Kísérleti Fizika Tanszékén közel egy évtizede az elméleti és gyakorlati oktatás része a termovíziós technológia bemutatása. A jelenlegi hazai helyzet 2002 és 2004 között a HEXIUM Műszaki Fejlesztő Kft. -az OM által finanszírozott IKTA projekt támogatásával- speciális termovíziós eszközöket fejlesztett ki. A K+F projekt eredményeire alapozva 2004 végétől megindulhatott a hazai fejlesztésű termovíziós berendezések gyártása. Ezek a készülékek a legmodernebb mikrobolométer (polikristályos Si) technológiára alapozott hűtést nem igénylő érzékelőkre épülnek. Felbontásuk 320x240 pixel és érzékenységük lehetővé teszi a 0.05 C hőmérsékleti felbontás elérését (NETD<50mK, f/0.68, 300K). A könnyebb hozzáférés, a költséghatékony ár, a hűtés nélküli technológia és a hazai fejlesztői háttér új területeket nyithat meg a szakemberek előtt. 4. ábra A HEXIUM Műszaki Fejlesztő Kft. által kifejlesztett PYROLATER-12 típusú kamera A PYROLATER-12 kamera műszaki adatai Szenzor: 76800 elemű (320x240) hűtést nem igénylő mikrobolométer Érzékenység: átlagosan 0,05ºC @ 30ºC; F0,68 Spektrális érzékenység: 8µm 14µm Optika adatai: f=40mm; F0,68 Látószög: 21º(H) x 16º(V) Mérési tartomány: -20ºC +120ºC (szürő nélkül) Kimenet: Kompozit (CVBS) videojel (50 félkép) Vezérlés: ViCam protokoll (RS232/RS485) Működési hőmérséklet: -25ºC 60ºC Alkalmazástechnika A termovíziós technológiát az orvostudomány, az építészet, az elektrotechnika, az elektronika, a kohászat, a vegyipar, a mezőgazdaság és a környezetvédelem is eredményesen alkalmazhatja. A határ- és rendvédelmi erők, a biztonságtechnikusok a termovíziós technológiát, mint valódi éjjellátó eszközt használhatják. Természetesen az eszköz nem csak éjjel használható eredményesen, hanem ködben, de még nappal is. Ugyanis, jó látási viszonyok között is nehéz észrevenni egy terepszínű ruhában, bokros területen elrejtőző gonosztevőt. Termovíziós berendezés segítségével azonban a gonosztevőt -a környezetétől eltérő- IR sugárzása alapján felfedezhetjük. Ugyanakkor megjelent a művészi célú termovíziós fotózás is, az itt bemutatott fotókkal ehhez is kedvet szeretnénk csinálni. Az alábbi képek a HEXIUM Kft. PYROLATER FIR rendszerével készültek.
5. ábra 6. ábra Vonalmenti hőmérsékleteloszlás ábrázolása
7. ábra A budai part a Margit-szigetről egy ködös délelőtt A baloldali kép termovízióval készült, a jobboldali normal kamerával dr. Nagy Tamás dr. Unterreiner Viktor