Με βάση τη θερμοκρασία λειτουργίας και τις ανάγκες ψύξης, ο ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να χωριστεί σε ψυχόμενο και μη ψυχόμενο. Ο μη ψυχόμενος αισθητήρας θερμικής απεικόνισης λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου, έχει αργή απόκριση και σχετικά χαμηλή ευαισθησία. Ενώ ο ψυχόμενος ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας λειτουργεί σε κρυογενή θερμοκρασία. Ο λόγος είναι ότι ο ψυχόμενος ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ουσιαστικά ένας ανιχνευτής φωτονίων και πρέπει να ψύχεται σε χαμηλές θερμοκρασίες για να αποδώσει καλύτερα.
Τα συστήματα θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση πηγών θερμότητας. Για να επιτευχθεί η μέγιστη ευαισθησία του συστήματος, τα περισσότερα συστήματα θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιούν κρυογενώς ψυχόμενους ανιχνευτές, οι οποίοι συνήθως λειτουργούν σε θερμοκρασίες υγρού αζώτου 77K ή χαμηλότερες. Εάν αυτοί οι ανιχνευτές υπέρυθρης ακτινοβολίας (FPA) των εστιακών επιπέδων μπορούν να ανιχνεύσουν θερμική ενέργεια πέρα από τη σκηνή που παρατηρείται, η ευαισθησία μειώνεται.
Επιπλέον, εάν το μέγεθος της ενέργειας εκτός σκηνής ποικίλλει με το πεδίο θέασης, μπορεί να προκύψει ανεπιθύμητη παραμόρφωση εικόνας. Για να μεγιστοποιηθεί η ευαισθησία του συστήματος και να αποφευχθεί η παραμόρφωση της εικόνας, το υπέρυθρο FPA πρέπει να ψύχεται κρυογενώς και να τοποθετείται σε ένα θερμικά μονωμένο «μπουκάλι» ή διάταξη Dewar. Τα αρχικά συστήματα ενσωμάτωναν μικροσκοπικά μπουκάλια κενού, που ονομάζονταν dewar, τα οποία γεμίζονταν με υγρό άζωτο.
Ο ψυχόμενος ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι το βασικό συστατικό του ψυχόμενου συστήματος θερμικής απεικόνισης. Ένα κατάλληλο περιβάλλον χαμηλής και σταθερής θερμοκρασίας σχηματίζεται από έναν μικρο-ψύκτη κρυογονικής, έτσι ώστε ο υπέρυθρος ευαίσθητος φωτοηλεκτρικός ανιχνευτής που είναι συσκευασμένος στο κύριο σώμα του dewar υπερ-υψηλού κενού να μπορεί να μετατρέψει την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ηλεκτρικά σήματα. Και τότε τα ηλεκτρικά σήματα θα συλλέγονται και θα ενισχύονται από το κύκλωμα ανάγνωσης για την επεξεργασία εικόνας και τελικά θα εξάγονται εικόνες ή βίντεο που μπορούν να παρατηρηθούν από το ανθρώπινο μάτι.