Quels types de vision thermique existent ?
Tout objet émet un rayonnement électromagnétique. La longueur d'onde dépend de la température. Le soleil (~5 000 K) émet un pic vers 550 nm (visible). Des objets plus froids (avions, voitures, corps humains) émettent aussi, mais à des longueurs d'onde bien plus longues, pic vers 8-9 µm. Les imageurs thermiques nous permettent de voir ces longueurs d'onde invisibles.
Le spectre infrarouge
Les ondes électromagnétiques couvrent un spectre d'énergie des rayons gamma (haute énergie) aux ondes radio (basse énergie). L'énergie dépend de la longueur d'onde. Rayons gamma : ~0,01 nm. Ondes radio : plusieurs mètres. Entre les deux : proche, moyen et lointain infrarouge. Le moyen et lointain IR couvrent ~2 µm à ~100 µm.
MCT (Mercure-Cadmium-Tellurure)
Semi-conducteur sensible au rayonnement de 5 à 12 µm. Cœur de la région « infrarouge thermique » (longueurs d'onde émises par personnes, bâtiments, voitures). La plupart des détecteurs MCT doivent être refroidis à températures cryogéniques (azote liquide ou refroidisseur mécanique). Très sensibles, mais chers et durée de vie relativement courte.
InSb (Antimonure d'indium)
Autre semi-conducteur sensible au moyen et lointain IR. Couramment utilisé en bande 3-5 µm. Dans cette bande moyenne IR, la différence de signal entre échappement de voiture et corps humain est grande, nécessitant d'ajuster la dynamique du détecteur selon la cible. Pour performance optimale : gain élevé pour cibles froides ou gain bas pour éviter saturation par cibles chaudes. Souvent utilisés « non refroidis » (pas cryogénique), plus abordables et fiables que MCT.
Microbolomètres
Dispositifs en silicium mesurant la variation de température due au rayonnement absorbé. Un mince carré de silicium est thermiquement isolé, suspendu sur de minuscules piliers au-dessus d'un microcircuit de lecture silicium. Toute variation de température vient du rayonnement frappant le carré, pas de conduction. Le microbolomètre change de résistance avec la température. Théoriquement sensibles à tout rayonnement les frappant, ils sont conçus avec un filtre limitant leur réponse à une région spectrale donnée (ex: 7-14 µm). Fonctionnent non refroidis comme InSb, mais aussi sans aucun refroidissement. Moins chers que les photodiodes, imagerie similaire avec sensibilité légèrement inférieure.
QWIP (Détecteurs photoniques à puits quantiques)
Conçus pour avoir une fenêtre de sensibilité énergétique très étroite et spécifique. Fabriqués à partir de nombreuses couches minces d'un semi-conducteur, souvent arseniure de gallium. La finesse crée une structure confinée (puits quantique) n'absorbant qu'une étroite gamme d'énergie. En empilant des couches légèrement différentes, les détecteurs fournissent automatiquement une information spectrale détaillée par pixel. Comme les objets à une température donnée ont un ratio spécifique de longueurs d'onde, les QWIP donnent plus d'informations détaillées sur la température de scène que les autres technologies, mais à prix plus élevé. Technologie relativement récente, nécessitant températures cryogéniques.