INFRAROUGE

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Les caméras pour l'infrarouge

Les caméras pour l'infrarouge ont un but qui paraissait encore sensationnel il y a vingt ans : voir dans l'obscurité, grâce aux radiations infrarouges, que les corps à température ordinaire ne manquent pas d'émettre d'après la loi de Planck, mais que l'œil ne peut voir. On dit que la détection est passive ; en effet, il n'est pas besoin d'éclairer l'objet pour le voir, comme le Soleil éclaire la Terre, nous permettant ainsi de distinguer les radiations diffusées ou réfléchies sélectivement par les objets. L'intérêt militaire des caméras pour l'infrarouge est ainsi évident : elles permettent d'observer l'ennemi en pleine nuit sans lui envoyer de radiations, faciles à détecter et qui trahissent l'observateur.

Il s'agissait alors de science-fiction et c'est à la suite de longs efforts que ce but semble désormais atteint. Ces caméras sont déjà suffisamment répandues pour que ceux qui n'ont pas vécu ce lent cheminement ne montrent souvent plus aucun étonnement à voir des images de télévision thermique avec une résolution temporelle et spatiale à peine inférieure à celle de la télévision dans le visible.

Procédés antérieurs

Cependant, en 1960, des caméras pour l'infrarouge existaient déjà. Il y avait l'évaporographie qui datait de plus de cinquante ans. C'est Czerny, en particulier, qui a montré qu'un film d'huile supporté par une membrane noire s'évapore plus ou moins lorsqu'on y projette une image infrarouge (évaporographie). Il en résulte des figures d'interférence qui traduisent l'image thermique. Les résolutions spatiale et temporelle sont médiocres. Plus tard, les performances ont été améliorées en utilisant l'effet Marangoni ; il s'agit du Panicon Gretag qui utilise aussi un film d'huile, cependant la variation d'épaisseur due encore à l'échauffement local ne provient pas de l'évaporation, mais de la diminution de la tension superficielle. La sensibilité a été encore augmentée par Loulergue et Lévy qui emploient une double couche liquide. La résolution devient un peu meilleure, et l'avantage principal reste celui de la simplicité. Il existe aussi des dispositifs plus récents mais dont la sensibilité n'est pas meilleure. Certains utilisent des semi-conducteurs, par exemple un film mince de sélénium dont la bande interdite est très sensible à la température. La projection d'une image thermique module la transmission à la lumière du sodium dont la fréquence correspond à la valeur de la bande interdite. D'autres utilisent des cathodes photo-émissives sensibles à la température et sur lesquelles on projette une image thermique qui change ici le pouvoir photo-émissif. On a aussi employé des films fluorescents sensibles à la température. En effet, l'image infrarouge modifie le rendement de la fluorescence que l'on observe dans le visible et qui est excitée par irradiation aux rayons ultraviolets. Vers 1978, Westinghouse a mis en œuvre certains cristaux liquides avec succès. Toutefois, tous ces dispositifs, et bien d'autres, n'ont ni la résolution spatiale, ni la résolution temporelle des deux types de caméras que nous allons décrire : caméras à balayage mécanique sur un récepteur unique, et tubes vidicons pyroélectriques.

Caméras à balayage mécanique

Un miroir plan mobile, associé à un miroir parabolique fixe, permet, par un balayage approprié à deux dimensions, de conjuguer tous les points d'un paysage donné avec un récepteur unique.

Ce récepteur peut être constitué par de l'antimoniure d'indium InSb à 80 K dont on connaît la bonne sensibilité dans le proche infrarouge jusqu'à 4,5 μm environ. En outre, il a permis de construire la caméra infrarouge la plus répandue à ce jour. Elle peut balayer 200 lignes de 200 points en 30 secondes environ, avec une résolution thermique de 0,1 0C sur des objets à 300 K.

Les applications de cette caméra sont nombreuses : thermographie médicale (cf. chap. 5) ; cartographie aérienne en vue d'inventorier les ressources terrestres, les courants marins, les pollutions marines, le plancton, donc les bancs de poissons, ou pour des buts de surveillance militaire ; détection des points chauds dans un bâtiment, dans un châssis d'électronique, etc. Ces applications ne sont d'ailleurs limitées que par la lenteur du procédé.

Cette lenteur est encore plus grande lorsqu'on utilise des détecteurs thermiques : thermistances, récepteurs pyroélectriques, etc. Sauf dans des cas très particuliers pour lesquels la commodité d'un récepteur travaillan [...]

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Écrit par :

  • : professeur à l'université de Paris-XI, Orsay
  • : professeur à l'université de Nancy, directeur du Laboratoire d'Infrarouge lointain à l'université de Nancy-I
  • : attaché de recherche au C.N.R.S., Gif-sur-Yvette

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Pour citer l’article

Pierre BARCHEWITZ, Armand HADNI, Pierre PINSON, « INFRAROUGE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/infrarouge/