如果像我一樣,你也是 60 年代和 70 年代漫畫書的狂熱讀者,你可能會記得經常出現在封底之一的小廣告。在“X 射線眼鏡”字樣下,廣告展示了一個男孩戴著一副眼鏡,眼鏡鏡片發出閃電,射向男孩舉起的手,那隻手看起來像骷髏。圖片下方的文字問道:“你有沒有看到過你手中的骨頭?” 對於一個九歲的孩子來說,這種誘惑是不可抗拒的,如果不是我的父母阻止我,我肯定會郵寄 1.98 美元(加上郵資)購買這副眼鏡。“別浪費錢,”我父親說。
三十年後,X 射線透視的誘惑仍然強烈。幾年前,當攝影師發現將鏡頭濾鏡放在某些索尼攝像機上可以讓他們看穿薄裙子和泳衣時,引起了一陣小小的轟動。秘密不是 X 射線,而是紅外輻射,我們將其感知為熱量。攝像機中的 CCD(電荷耦合器件)晶片可以檢測到一些紅外線以及可見光;如果你濾掉可見波長,影像就會顯示從物體反射的太陽輻射熱。
但是,電視上出現的聳人聽聞的故事(“一種可以看穿衣服的相機!”)大大誇大了熱成像偷窺的威脅。只有純粹的織物對紅外線是透明的,而且攝像機只能觀察光譜的近紅外部分——波長小於一微米——因此它們無法檢測到體熱,體熱的強度峰值約為九微米。
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直到最近,真正的熱像儀——那些可以感應長波紅外線的熱像儀——仍然笨重且非常昂貴。標準儀器是光子探測器,必須冷卻到低溫,通常使用液氮。(在室溫下,訊號會被熱“噪聲”淹沒。)尋熱導彈使用這些系統進行目標定位,天文學家使用它們來窺探星系塵埃密佈的中心。然而,在過去的 10 年中,製造商開發了更便宜、更便攜的紅外熱像儀,無需冷卻。這些裝置不是檢測光子,而是將入射的紅外輻射聚焦在熱敏材料上;然後使用材料物理特性的變化來生成影像。
當我聽說這項新技術時,我感覺自己又回到了九歲。現在我終於可以一睹超人視覺的風采了!非製冷熱像儀的領先製造商之一,位於德克薩斯州達拉斯市的 L-3 通訊紅外產品公司,讓我評估了 Thermal-Eye 250D 型號,該型號旨在滿足執法機構的需求。由於該裝置可以觀察波長在 7 到 14 微米之間的紅外線,因此非常適合檢測體熱。警察可以使用 250D 作為夜視鏡,掃描黑暗的小巷尋找逃犯或在樹林中搜尋迷路的徒步旅行者。熱像儀比傳統的夜視鏡具有優勢,後者顯示綠色影像並被軍方廣泛使用:傳統的夜視鏡只是增強可用的可見光,而 250D 可以在完全黑暗的環境中工作。
你可以想象當我收到這個裝置送到我的辦公室時有多高興。(我甚至不必支付郵資。)乍一看,250D 看起來像一臺普通的攝像機。它有一個可充電電池、一個可調節的目鏡和一對對焦按鈕。事實上,在取下鏡頭蓋並看到超大的拋光鍺圓片之前,你不會發現它與普通攝像機有任何重大差異。與玻璃不同,鍺對紅外線是透明的。
250D 是一款熱釋電探測器——它將紅外線聚焦在鈦酸鋇鍶 (BST) 上,這是一種類似陶瓷的材料,其作用類似於電容器。當連線到電路時,該材料會發生電極化:一端變為正極,另一端變為負極。BST 溫度的變化會改變極化程度,從而在電路中感應出位移電流。BST 被分成一個矩形陣列;透過測量陣列每個部分的位移電流,探測器會建立一個二維影像,顯示入射輻射的強度。[中斷]
我開啟相機,眯起眼睛對著目鏡,環視我的辦公室。我發現鏡頭針對遠距離使用進行了最佳化——我無法對焦 10 英尺以內的任何物體。但是透過稍微後退一點並調整控制元件,我能夠獲得一張不錯的紅外線工作空間照片。整個影像是藍色和顆粒狀的,但熱點非常突出。我的電腦顯示器背面發出溫暖的光芒,散熱器的通風口像高爐一樣燃燒。但是,窗戶是純黑色的(當時外面很冷)。
接下來,我在大眾科學的走廊裡漫步,注意到所有開啟的印表機和影印機都發出了耀眼的熱訊號。我有點害怕將相機對準我的同事;儘管 L-3 紅外產品公司的官員向我保證 250D 看不穿衣服,但我不想冒險。最後,我將相機對準了我們的主編約翰·雷尼。對我們倆來說幸運的是,我沒有看到任何太暴露的東西。紅外影像描繪了他的襯衫的褶皺,但僅此而已。不過,他的臉部顯示出有趣的變化——他的鼻子是黑色的,比他的臉頰和額頭冷得多。此外,他的手指比他的手掌更暗。也許它沒有看到你手中的骨頭那麼令人興奮,但仍然非常酷。
約翰和我用相機玩了一些技巧。約翰將他的手放在他的辦公室門上大約 10 秒鐘;在他移開手後,我可以在金屬上看到一個熱手印。然後我們決定看看相機是否真的在完全黑暗的環境中工作。我們走進一間沒有窗戶的辦公室,關上門,關掉燈。裡面一片漆黑,但是當我看著 250D 並掃描房間時,我發現約翰躲在角落裡,像霓虹燈一樣明亮。
最後,我把相機帶到了曼哈頓洛克菲勒中心的著名溜冰場。因為 250D 看起來很像普通的攝像機,所以我認為我可以偽裝成遊客,不引人注目地觀察節日人群。在紅外線下,場景就像但丁的《神曲·地獄篇》中的場景:一群面部塗著熒光塗料的陰森恐怖的人物。在背景中,汽車在第 49 街上疾馳而下,車頭被髮動機的熱量點亮。
雖然 250D 是為警察工作而設計的,但其他熱像儀是為消防員開發的,消防員使用這些裝置來定位被困在黑暗、煙霧瀰漫的建築物中的人員。L-3 紅外產品公司推出了一種基於微測輻射熱計技術的更新一代探測器;這些裝置將紅外線聚焦在非晶矽材料上,其電阻會隨著溫度升高而降低。這些裝置比 250D 需要更少的電量——它們可以使用一對 AA 電池執行——並且可以放在你的手掌中。例如,Thermal-Eye X100xp 的重量僅為 13 盎司。美國陸軍已經購買了數千臺此類裝置,目前正在伊拉克和阿富汗使用。
隨著技術的進步,相機的成本正在下降,但如果您零售購買,它們仍然至少要花費數千美元。高昂的價格讓我懷念 1.98 美元的 X 射線眼鏡。我仍然希望弄清楚那些眼鏡是否真的有效。我的孩子們很快就到了可以看漫畫書的年齡,如果他們像我一樣,我確信他們會吵著要一副。