Warmtebeeldcamera

Het idee van massale temperatuurmetingen is niet nieuw. Het concept werd al ingevoerd bij de meer lokale epidemieën die werden veroorzaakt door SARS, MERS en het Ebolavirus. Omdat deze virussen acute risico's vormen voor de volksgezondheid, zijn in sommige landen al jaren geleden warmtebeeldscans ingevoerd op luchthavens en andere aankomstpunten, om de verspreiding van deze ziekten op zijn minst af te remmen. Als gevolg van COVID-19 wordt deze methode nu wereldwijd steeds meer toegepast..

Koorts is meestal één van de symptomen van een besmettelijke ziekte. Zelfs als een verhoogde temperatuur niet noodzakelijkerwijs wordt veroorzaakt door het coronavirus, is het een teken dat nader onderzoek nodig is. Bij reizigers met verhoging kunnen onmiddellijk extra tests worden uitgevoerd en maatregelen worden genomen.

Een van de grote voordelen van temperatuurmetingen met warmtebeeldcamera's, is dat deze methode geschikt is voor massaal gebruik. Het proces duurt maar een paar seconden en het werkt contactloos. Bovendien is ook automatisering een optie. Dit betekent dat metingen kunnen worden toegepast op luchthavens, bij grenscontroles en op andere andere “doorsluispunten”, zonder dat de bewegingsvrijheid significant wordt verstoord en zonder dat veel mensen lastige procedures moeten ondergaan.

De binnenhoek van het ooglid is de meest geschikte plaats op het gezicht voor een snelle en betrouwbare temperatuurmeting. Het voorhoofd kan bijvoorbeeld fors afkoelen als gevolg van zweet, maar in de hoek van het oog is de lichaamstemperatuur bijzonder constant. De temperatuur kan worden bepaald met behulp van de infrarode straling die het lichaamsoppervlak uitstraalt. De meeste warmtebeeldcamera's registreren deze straling ongeveer net zoals een normale digitale camera, met een beeldsensor die tot een miljoen pixels kan bevatten.

Iedere pixel is een minuscule bolometer, een temperatuurontvanger van enkele vierkante micrometer met een dikte van slechts 150 nanometer. De thermische straling verwarmt deze bolometer binnen 10 milliseconden met ongeveer één vijfde van het temperatuurverschil tussen de objecttemperatuur en de eigen temperatuur van de bolometer. Vervolgens vormt de som van deze waarden de basis om het temperatuurprofiel van het geregistreerde oppervlak te berekenen. De visuele weergave van dit profiel is een warmtebeeld, met de bekende kleurgradaties: fellere kleuren duiden op hogere temperaturen.

Naast de bolometer zijn er nog andere methoden om temperaturen contactloos en “optisch” op te nemen. Bepaalde sensortypes detecteren bijvoorbeeld de golflengte van de straling en bepalen op basis hiervan de temperatuur. Bolometers en golfengtedetectie worden niet alleen toegepast voor klinische temperatuurmetingen bij mensen, maar bijvoorbeeld ook om warmtelekken in een gevelisolatie op te sporen. De gekleurde warmtebeelden laten direct zien waar warmte wegstroomt, of bij gebouwen met airconditioning juist waar koude lucht ontsnapt.

Een minder bekende, maar eveneens wijdverbreide toepassing van thermografie is kwaliteitsborging. Metaal, plastic en glas worden tijdens hun productieprocessen met warmte behandeld, en de juiste temperatuur in deze productiestap is vaak van doorslaggevend belang voor de kwaliteit van het eindproduct. Daarom bewaken warmtebeeldcamera's vaak industriële processen, zoals heet walsen, lamineren of uitharden van glas. Bij zonnecellen kan thermografie structurele beschadigingen laten zien door zogeheten “hot spots” te detecteren, waar energie weglekt. Ook in veiligheidstechnologie speelt thermografie een belangrijke rol. Een thermische scan kan bijvoorbeeld oververhitting van componenten aantonen, lang voordat deze een kritische grens bereiken.

In atmosferisch onderzoek en in de ruimtevaart wordt een compleet andere methode toegepast: de QWIP, wat staat voor “Quantum Well Infrared Photodetector” – een infraroodfotodetector van kwantumputten. Het werkingsprincipe is gebaseerd op een kwantummechanisch effect; de detectoren zijn opgebouwd uit afwisselende lagen van een extreem dun halfgeleidermateriaal. De lagen beperken de kwantummechanische staten die een deeltje kan aannemen. Invallende infraroodgolven beïnvloeden deze staat, en op basis daarvan kan de detector een beeld genereren. QWIP-beelden hebben een extreem hoge resolutie in hun “kleuren”. Daarnaast zijn er ook nog apparaten die geen gebruik maken van de beschikbare thermische straling, maar die actieve belichting inzetten. Een infrarood-lichtbron verlicht het geregistreerde bereik op dezelfde manier als een standaard fotografische lamp: de warmtebeeldcamera wordt een nachtzichtcamera. Antiterreureenheden gebruiken dit soort technologie bijvoorbeeld bij operaties in donkere omgevingen. Mensen in het doelbereik van de camera kunnen het gebruikte infraroodlicht niet zien.