Можно ли своими руками сделать тепловизор? Каков принцип работы?

Можно, если есть необходимые компоненты. Например, пировидикон, или полупроводниковый датчик на диодах Шоттки, или же матрица микроболометров, или опять же полупроводниковая матрица, но не кремнивая, а класса КРТ (CdHgTe - кадмий-ртуть-теллур) с азотным охлаждением. Ну и, разумеется, необходимая для такой работы квалификация.

Принцип же работы состоит в регистрации ИНФРАКРАСНОГО (а не оптического) излучения. Хотя физически разницы нет - и то, и другое есть электромагнитное излучение, и для того, и для другого построение изображения делается примерно одними и теми же способами, линзовым объективом. И для того, и для другого нужен приёмник изображения, который преобразует двумерное распределение интенсивности (то есть изображение) в электрический сигнал. Но дьявол же всегда в деталях...

Начать с того, что для тепловизора не годятся обычные объективы, потому что они сами по себе тёплые. В сложных астрономических системах, работающих на длинах волн в несколько микрон, не только сами датчики, но и объективы охлаждаются до температуры жидкого азота.

Во-вторых, эти объективы должны быть непрозрачны в видимой области спектра, чтоб обычное световое изображение не искажало тепловую картинку. Наиболее популярный материал для тепловизионных объективов - германий. Он отсекает все длины волн короче примерно 2 микрон, т. е. весь видимый свет и даже ближний ИК.

Ну и в третьих - сам датчик. Они, как видите, могут быть разными. Например, пировидиконы реагируют на изменение облучённости мишени, поэтому там приходится ставить прерыватель входного потока, если нужно снять распределение теплового поля, не изменяющееся во времени. Принцип их действия - спонтанная поляризация материала мишени при нагреве. Тепловое изображение создаёт некоторое изменение этой спонтанной поляризации по полю мишени, которое потом считывается электронным лучом, как в обычном видиконе.

Совсем иначе работают микроболометрические матрицы. Болометр, "вообще болометр", - это датчик, реагирующий на поглощённую энергию. Любое поглощённое им излучение вызывает нагрев датчика, этот нагрев как-либо регистрируется. Может изменяться сопротивление чувствительного элемента, может изменяться форма датчика (например, чернение нанесено на биметаллическую пластину), может ещё что-то, это уже детали технической реализации. Ну а микроболометрическая матрица - это, как следует из названия, массив маленьких-маленьких болометров, и к каждому приделан свой детектор (как правило, регистрирующий сопротивление элемента). Конструктивно такие приёмники теплового изображенияпредставляют собой матрицу усилителей, изготовленную по КМОП-технологии, с элементами последовательного опроса такой матрицы, и массив сформированных в каждом элементе (над каждым элементом) микроболометров.

И ещё совсем иначе работают КРТ-матрицы. Это "честные" приёмники изображения на внутреннем фотоэффекте, то есть на том же принципе, на котором работают матрицы в обычных цифровых камерах. Просто в связи с тем, что длина волны довольно велика и, соответственно, энергия кванта крайне мала, по сравнению с квантами видимого света, приходится брать вот такие экзотические материалы, у которых ширина запрещённой зоны во много раз меньше, чем у кремния (сотые доли эВ). И именно по этой причине такие датчики приходится охлаждать до криогенных температур - при "обычных" температурах, даже отрицательных, собственный темновой ток, связанный со спонтанной тепловой генерацией элекронно-дырочных пар, намного превышает полезный оптический сигнал.

Ещё одно радикальное отличие КРТ-приборов от обычных кремниевых - гибридная конструкция. На кремнии можно в одном кристалле объединить как саму фоточувствительную матрицу, так и схемы считывания сигнала с неё. КРТ - весьма хреновый с точки зрения совершенства кристаллической структуры материал, к тому же на нём невозможно реализовать планарную технологию (ну-у... скажем так: это чрезвычайно сложно и не оправдано ни экономически, ни технически). Поэтому схемы считывания для таких матриц делают на кремнии, по стандартной кремниевой технологии, и потом как-то сочленяют кремнивую матрицу считывания с КРТ-матрицей датчика изображения.