Terahertz espektrometroa

Edukia
1. Zer da terahertz espektrometroa?
    1.1 Zer da terahertz?
    1.2 Terahertz espektrometroaren funtzionamendu-printzipioa
2. Terahertz espektrometroaren aplikazioa
3. Nola erosi terahertz espektrometroa?

Terahertz espektrometroa (THz espektrometroa) propietate fisikoak probatzeko tresna bat da, fisikaren, topografiaren eta zientzien eta teknologiaren kartografian erabiltzen dena.

Espektro elektromagnetikoan gizakiak modu eraginkorrean ulertu eta erabili ez duen hutsune bat dago, 100 GHz-10 THz (Terahertz, 1×10e12 Hz) maiztasun tartearekin, mikrouhinen eta erradiazio infragorrien artean kokatua, hau da " terahertz hutsunea". Denbora luzez, mikrouhinak, argi ikusgaia eta infragorri teknologiak oso erabiliak izan diren arren, terahertz nahiko atzean geratu da ikerketa zientifikoetan eta aplikazioetan, eta arrazoia terahertz detektagailu eta emisio iturri eraginkorren falta da. Azken urteotan, ikerketa zientifikoko tresnen hobekuntzarekin, arlo honetako ikerketak garapen handia izan du. Uhin-banda zehatz hau mendeko iraultza teknologikoaren mugatzat hartzen da.

Terahertz uhinek espektro elektromagnetikoan duten kokapen berezia dela eta, abantaila paregabe asko dituzte beste erradiazio-bandekin alderatuta.

a. Mikrouhinekin eta uhin milimetrikoekin alderatuta, terahertzek oso maiztasun handia du, beraz, bere bereizmen espaziala ere oso handia da.

b. Terahertz pultsuak laburrak dira, beraz, denbora-bereizmen handiagoa dute.

c. Erradiazio infragorriarekin alderatuta, terahertz uhinak errazago igaro daitezke harea, hautsa eta kea, eguraldi-baldintza gogorren eraginpean gutxiago eta ikus-eremu zabalagoa dute.

d. X izpiekin alderatuta, terahertz energia txikia da eta ez du eragin suntsitzailerik materian.

e. Terahertz uhinak material ez-polar gehienetan barneratu daitezke, eta makromolekula biologikoen bibrazioen eta biraketa-maiztasunen erresonantzia-maiztasunak terahertz-bandan daude, ehun biologikoen biopsia egiteko egokiak direlarik.

f. Aipatutako terahertzen propietateek aplikazio aukera zabalak dituzte irudi espektralaren, saiakuntza ez-suntsitzaileen, segurtasun-ikuskapenaren, biomedikuntzaren, sailkatutako radar, irrati-astronomiaren, banda zabaleko komunikazioaren, etab.

terahertz espektro elektromagnetikoko "goitik behera" eskualde bat da. Zentzu zabalean, terahertz-maiztasun-tartea 0.1 THz-tik 10 THz bitartekoa da eta batzuetan 0.3 THz-tik 3 THz bitarteko maiztasun-tartean dauden uhin elektromagnetikoei egiten die erreferentzia.

Terahertz uhinaren ezkerreko uhin luzeko norabidean mikrouhinen kategoriari dagokio, eta mikrouhinen teknologia nahiko heldua da horri dagokionez. Terahertz uhinaren eskuineko uhin laburren norabidea infragorrien barrutiari dagokio, eta maiztasun handiagoa ikusgarriaren barrutiari dagokio, teoria optikoa erabiliz fenomeno optikoak oso ondo azal daitezke. Terahertz uhina uhin elektromagnetikoen atal "baldar" artean dagoen infragorri urrunean eta mikrouhinean kokatzen da. Optoelektronika, erdieroaleak eta materialen zientzia bezalako diziplina batzuen elkargunea uztartzen du, eta gaur egun ikerketa eta garapen bizian dagoen arloa da. 1980ko hamarkadara arte, banda honen garapena oso mugatuta zegoen hardwarean terahertz erradiazio-iturri egonkorrak eta terahertz-detektagailu sentikorrak ez zirelako, terahertz hutsunea deritzona.

Azken hamarkadetan, fotonikaren eta elektronikaren alorrean egindako ikerketa intentsiboarekin, laser ultraazkarreko teknologian, optika ez-linealean eta mikroelektronikan egindako aurrerapenek terahertz uhinen erradiazioa eta detekzio teknologiaren garapen azkarra ekarri dute. Terahertz teknologiaren garapenak hainbat esparrutan terahertz uhinak aplikatzea ekarri du eta gaur egun munduan ikerketa-gune bihurtu da.

Espektro elektromagnetikoan duten posizio berezia dela eta, terahertz uhinak teoria klasiko makroskopikoaren eta teoria kuantiko mikroskopikoaren ezaugarri bikoitzak ere baditu. Terahertz uhinen propietate bereziak hauek dira.

Terahertz uhinen energia kuantikoa oso baxua da (1 THz-ko maiztasuna duten terahertz uhinen energia kuantikoa 4.1 meV baino ez da) eta ez du ionizazio-erreakzio kaltegarririk eragiten.

Material dielektriko gehienen eta likido ez polarren sartze ona. Esaterako, terahertz-uhinek material opakoen objektuak barneratu ditzakete, hala nola papera, puntuzko ehunak, plastikoak, zeramika eta egurra haien barne egiturak detektatzeko.

Terahertz pultsuen maiztasun-bandak 0.1-10 THz arteko tartea har dezake, eta substantzia askok informazio espektral aberatsa dute terahertz-bandan, eta substantzien konposizioa terahertz-bandan substantzia horien xurgapen-ezaugarri aberatsetan oinarrituta epai daiteke.

Terahertzeko argi-iturri bat lagin-objektu baten aurka eskaneatzen denean, material guztiek uhin-luzera zehatzak xurgatuko dituzte eta gainerakoek islatu edo transmitituko dute, giza begiak hainbat kolore ikusten dituen bezala. Terahertz pultsu batek lagin bat irradiatzen duenean, material ezberdinek terahertz uhinak modu desberdinean xurgatzen eta islatzen dituzte, beraz, begi hutsez identifikatu ezin diren material isomerikoak bereiz daitezke xurgapen- edo islapen-profil desberdinetan oinarrituta. Material bakoitzak xurgapen eta islapen tasa desberdinak ditu argiaren uhin-luzera desberdinetarako, eta, ondorioz, eredu espektral zehatz bat sortzen da, materialaren hatz-marken espektro espezifiko deritzona.

Gaur egun, bi kitzikazio iturrik terahertz uhinak kitzikatu eta detekzio espektrala osatu dezakete: mikrouhin-terahertz eta laser-terahertz.

a. Potentzia-irteera handiagoa mikrouhina sortzen duen gailu elektronikoari esker, banda bakarreko edo banda estuko kasuetan.

b. Terahertz iturriaren seinale-zarata erlazio altuak emaitzak argiago ikusteko aukera ematen du lagina hautematen denean, beheko zarataren interferentziarik gabe.

c. % 80 edo % 90 baino gehiagoko uhin-luzera bakarreko edo banda estuko uhinen xurgapen-tasa batzuen kasuan, seinalearen feedbacka lor daiteke irteera-potentzia handituz eta erantzunaren emaitzak ikusiz.

a. Mikrouhin-labeak zabalera espektral estuagoa atera dezakeenez, objektuaren behatzeko tartea nahiko txikia da. Material bakarra identifikatu daiteke erantzuteko.

b. Probatutako laginak bandan zehazki islatzen ez badu, gorputza banda estuan detekzio-uhinen barrutian aztertzen denean, xurgapen-erreflektibitate-diferentziak zerora jotzen du, beste bandek desberdintasun handiak izango dituzten bitartean, eta mikrouhinen kitzikapenaren bidezko terahertz detekzio grafikoa agertuko da. uhin-eredu berdina izatea, grafikoko desberdintasunen emaitzek aurkitu ezin dutena.

Laser bidez kitzikaturiko terahertz argi iturriak espektro-eremu nahiko zabala atera dezake, eskaneatutako gorputzaren hatz-marken espektroaren identifikazio zehatzagoa ahalbidetuz, bereizmen, zehaztasun eta aplikagarritasun orokor handiagoarekin. Material ezberdin askotako hatz-marken espektroak identifikatu ditzake eta horizontalki alderatu daiteke.

Uhin-luzera anitzen aldibereko irteera kontuan hartu beharra dela eta, laser terahertz kitzikapen iturria ezin da mikrouhin-irteerako potentzia maximoa lortzeko. Honen ondorioz, detekzio prozesuan, laser terahertz-uhina uhin-luzera jakin baterako xurgapen-tasa baterako materialaren kasuan altua da, itzultzen den seinale optikoa identifikatzeko zaila den beheko zarata batean ito daiteke.

Terahertz uhina irudi fluoroskopikoen teknologia erabiltzearen aplikaziorik arrakastatsuenetako bat da, segurtasuna monitorizatzeko hainbat gailu egiteko. Aireportuetan, geltokietan eta beste leku batzuetan segurtasun ikuskapenetarako erabil daiteke. Terahertz uhinen bereizmen altuak salgai arriskutsuak identifikatu ditzake forman ez ezik. Eta salgai arriskutsuen mota ere identifika dezake, batez ere plastikozko hilketa-armak, zeramikazko pistolak, plastikozko bonbak, fluido-lehergailuak eta bonba suizidak eta drogak detektatzeko eta identifikatzeko balio duelako.

Fluoroskopian oinarritutako irudi-teknologiaren printzipioa besterik ez da terahertz-igorpen-iturria detektatzen ari den objektuaren alde batean jartzea, eta hargailua eta irudi-gailua horren kontrako aldean jartzea. Objektuak terahertz-uhin gutxiago xurgatzen baditu, plastikoak adibidez, uhina arazotik pasa daiteke, eta uhin-transmisioa nahiko handia da; objektuak terahertz-uhin gehiago xurgatzen baditu, ura adibidez, une honetan terahertz-uhina ahuldu egiten da objektuaren barruan eta igarotzen da, eta transmisioa nahiko txikia da. Transmisio kopuruaren arabera, objektuaren forma ez ezik, material mota ere zehaztu daiteke. Bistaratzeko edukia detektatzeko helburuaren arabera zehazten da.

Produkzio-lerroan terahertz kalitatea ikuskatzeko ekipoak instalatzen badira, produktuaren kalitatea asko bermatu daiteke. Farmazia-ekoizpen-lerroen kasuan, hezetasun gehiegi duten produktuak garaiz antzematea posible da. Zuntzezko materialen ekoizpen-lerroan kalitate-akatsak garaiz detektatzeko. Plastikozko produktuen ekoizpen-lerroan, burbuilak eta delaminazioa bezalako akatsak garaiz detektatu. Zeramika konposatuen eta zeramikazko errodamenduen ekoizpen-lerroan produktuaren kalitatea detektatzea. Terahertz-eko ikuskapen fluoroskopiko hau ikuskapen-teknika ez suntsitzailea da eta erraza eta puntuala da.

Saiakuntza ez-suntsitzaileak egiteko hainbat metodo erabiltzen dira, hala nola, X izpiak, infragorriak, argi-uhinak, mikrouhinak, terahertz-uhinak eta ultrasoinuak. Zein olatu ikuskatu aukeratzea ikuskapenaren helburuaren eta uhinaren errendimenduaren araberakoa da.

Gurea interesatzen bazaizu terahertz espektrometroa edo zalantzaren bat baduzu, idatzi mezu elektroniko bat helbide honetara [posta elektroniko bidez babestua], ahalik eta azkarren erantzungo dizugu.