Depuis des décennies, les caméras infrarouges utilisant des capteurs à ondes longues (LWIR) et à ondes moyennes (MWIR) sont indispensables dans les applications militaires pour détecter l'activité humaine. En tirant parti des émissions thermiques des humains, des véhicules et des animaux, ces caméras infrarouges excellent dans la détection des signatures thermiques, même dans des environnements contrastés.
Dans cette page, nous découvrez la technologie LWIR, ses types de capteurs et son rôle essentiel dans les applications d'imagerie thermique.
Xenics est un concepteur et un fabricant de capteurs infrarouges, de modules et de caméras offrant des performances et des fonctionnalités électro-optiques inégalées.
Telops conçoit et fabrique des systèmes d'imagerie hyperspectrale et des caméras infrarouges de haute performance pour la défense, l'industrie et la recherche universitaire.
Distinction entre les capteurs LWIR refroidis et non refroidis
En ce qui concerne les capteurs LWIR, deux principales catégories se distinguent : les capteurs microbolomètres LWIR non refroidis et les capteurs LWIR refroidis, plus sophistiqués.
Capteurs microbolomètres LWIR non refroidis :
Un capteur microbolomètre LWIR non refroidi est composé d’un capteur thermique avec une résistance dans chaque pixel. Généralement fabriqué à partir de silicium amorphe (a-Si) ou d'oxyde de vanadium (Vox), la résistance du microbolomètre change en fonction du rayonnement incident. Lorsque le rayonnement infrarouge chauffe la structure résistive, le changement de résistance dans chaque pixel est mesuré, traité et utilisé pour créer une image. Ces structures de microbolomètres sont optimisées pour une sensibilité supérieure dans les longueurs d'onde allant de 8 à 14 µm.
Détecteurs LWIR refroidis :
En revanche, les détecteurs LWIR refroidis utilisent des matériaux semi-conducteurs comme le HgCdTe (Tellurure de mercure-cadmium) ou le QWIP (Photodétecteur infrarouge à puits quantique). Fonctionnant comme des photodétecteurs, ces systèmes convertissent les photons en électrons ou en paires électron-trou. Un exemple bien connu de photodétecteur est le CCD en silicium utilisé dans la plupart des appareils photo de téléphone pour la lumière visible. Cependant, les photodétecteurs LWIR nécessitent un refroidissement à 77K ou moins, ce qui demande une intégration spécifique dans un cryostat sous vide, souvent refroidi à l'aide d'un système de refroidissement Stirling. Ces détecteurs sont généralement sensibles aux longueurs d'onde comprises entre 7 et 12 µm.
Applications et avantages de la technologie LWIR
La technologie LWIR trouve de nombreuses applications dans divers secteurs grâce à ses capacités uniques et ses avantages :
Militaire et sécurité :
Dans les opérations militaires et de sécurité, les caméras LWIR sont essentielles pour détecter et identifier les menaces potentielles. En capturant et analysant les émissions thermiques, ces caméras facilitent la surveillance, la reconnaissance et l'acquisition de cibles.
Inspections industrielles :
La technologie LWIR joue un rôle clé dans les inspections industrielles, notamment en maintenance préventive. En détectant les variations de température, les caméras LWIR permettent d'identifier rapidement les anomalies des équipements, garantissant leur bon fonctionnement et réduisant les temps d'arrêt. Par exemple, ces caméras LWIR sont utilisées dans les systèmes de surveillance des réseaux électriques ou des postes de transformation pour prévenir les incendies. De plus, les imageurs LWIR offrent des solutions optimisées pour les applications thermographiques, permettant de surveiller la température des objets dans une scène, ce qui est crucial dans les processus de production où le contrôle précis de la température est essentiel pour assurer la qualité et le rendement.
Diagnostics des bâtiments :
Dans le secteur de la construction et de l'entretien des bâtiments, les caméras LWIR sont utilisées pour évaluer la qualité de l'isolation, identifier les défaillances énergétiques et détecter les infiltrations d'humidité, ce qui permettra d'effectuer des réparations nécessaires et de réaliser des économies d'énergie.
Recherche et sauvetage :
Les caméras LWIR se sont révélées inestimables dans les missions de recherche et de sauvetage, permettant aux intervenants de localiser des personnes dans des environnements à faible visibilité, tels que les forêts denses ou les situations d'urgence nocturnes.
Thermographie médicale :
Dans le domaine médical, la technologie LWIR est utilisée pour la thermographie, aidant à diagnostiquer certaines pathologies en détectant des anomalies de température dans le corps humain.
Avancées dans la technologie LWIR
Avec l'évolution technologique, les caméras LWIR connaissent des avancées remarquables, notamment en matière de résolution, de sensibilité et d'intégration avec d'autres systèmes d'imagerie. De plus, les développements continus dans la conception des capteurs et des mécanismes de refroidissement élargissent les applications de la technologie LWIR.
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