Terahertz vinkar som detekteringshundar

Forskare utvecklar mobila terahertz-enheter

Fiberbaserat terahertz-avbildningssystem i reflektionsarrangemang. Skärmen visar den geometriska strukturen hos det analyserade plastprovet som en 2D-bild. © © Fraunhofer IPM
läsa högt

Terahertz-vågor, som hittills knappt har hittat på laboratoriet, kan snart användas på många sätt. Fraunhofer-forskare har tagit ett avgörande steg mot detta mål. Du har gjort sändtagare mobila så att du enkelt kan använda dem var som helst.

Alla vet mikrovågor - men vad är terahertz-vågor? Vågorna med högre frekvens är en riktig jack-of-the-trav: de kan hjälpa till att upptäcka sprängämnen eller droger utan att behöva öppna en resväska eller söka kläder. De avslöjar vilka ämnen som rinner genom plaströr. Med dem kan färgernas tjocklek och andra beläggningar kontrolleras icke-förstörande. Du kan skilja förfalskade från originalmediciner och ta fram sprickor, bubblor eller oönskade inneslutningar i keramik eller plast. Läkare hoppas till och med kunna upptäcka hudcancer med dem utan att behöva ta ett vävnadsprov.

Terahertz vågor finns i spektrumet av elektromagnetisk strålning mellan infraröd och mikrovågor. De tränger igenom trä, keramik, papper, plast eller tyg och är ofarliga för människor. Metaller är inte transparenta för THz-vågor. Vad gör dem till ett universellt verktyg: De förändras när de passerar genom gaser, fasta ämnen eller vätskor. Varje ämne lämnar sitt specifika fingeravtryck, vare sig det är explosivt eller vatten, heroin eller blod. Och vågorna visar exakt var en substans angränsar till en annan, så att de kan föreställa det inre av föremål.

Genombrott hittills har misslyckats

Men hittills har tekniken inte gjort genombrottet. Eftersom konstruktionen av sändare och mottagare är komplex och dyr. Här har forskare vid Fraunhofer Institute for Physical Measuring Technology IPM tagit ett viktigt steg. De gör enheterna mobila.

För att generera THz-vågor använder IPM-forskarna en femtosekundslaser. Detta avger extremt korta infraröda ljusblinkar. För att illustrera: I ett femtosekund är en ljusstråle bara en hårbredd framåt. Det pulserade ljuset riktas till en halvledare där det väcker upp elektroner som sedan avger terahertz-vågor. I konventionell utrustning passerar laserljuset fritt genom rummet, vilket gör mätningarna oflexibla och känsliga för vibrationer. display

Fiberglas i användning

Fraunhofer-experterna använder å andra sidan en glasfiber som liknar den som används för dataöverföring. Ingenuity behövs. Eftersom i en glasfiber förlorar ljuspulserna sin hårdhet, eftersom långvågskomponenterna överträffar de korta vågorna. Med speciella linjer och olika modifieringar har forskarna lyckats kompensera för denna effekt.

"Vårt fiberbaserade system är så robust att vi helt enkelt kan ansluta det till ett standarduttag på 240 volt, " säger IPM-experten Joachim Jonuscheit. Ett annat plus: Tidigare behövde utrustningen en stötsäker bas, så att vibrationer inte förfalskar mätningarna. Tack vare strålstyrningen i en glasfiber fylls detta nu bort.

Universellt tillämpligt

Fördelarna är uppenbara: de stora kaffekopparna och mottagarna är nu upphängda på en flexibel kabel och kan placeras efter önskemål. Eftersom vibrationer inte längre är ett problem kan enheten användas i fabriker där truckar används och tunga maskiner vibrerar. Ingen mätpunkt är för dold, eftersom fiberoptiska kablar kan överbrygga upp till 25 meter.

Forskarna kommer att presentera den innovativa enheten på International Terahertz Workshop, som IPM organiserar tillsammans med VDI Competence Group Optical Technologies den 4 och 5 mars i Kaiserslautern.

(idw - Fraunhofer-Gesellschaft, 27.02.2008 - DLO)