Безопасное терагерцовое излучение - замена рентгеновскому?

С помощью терагерцового излучения можно осуществлять контроль качества пищевых продуктов через упаковку. В любое время можно проверить химический состав и степень их свежести

В последние годы все больше исследовательских групп по всему миру занимаются ТГц-излучением, а также разработкой подходящего его источника. Это связано с широкими возможностями такого источника, например, в области безопасности и медицины.

Одним из важнейших преимуществ ТГц-излучения является его безвредность для человека. По этим причинам группа исследователей из HZDR в течение некоторого времени работала над этой темой, и ей удалось разработать особенно эффективный ТГц-излучатель. Один ТГц соответствует одному миллиарду колебаний в секунду. Безвредное для человека тепловое излучение в диапазоне частот от 300 гигагерц (ГГц) до 30 ТГц.

Команда исследователей работает в области спектроскопии полупроводников и теперь с помощью своего изобретения может взглянуть на протекающие процессы в полупроводниках более пристальным образом, чем можно было позволить себе раньше.

Терагерцовое излучение, например, можно использовать для дистанционной проверки пассажиров, следующих на самолетный рейс, без использования металлоискателей или дополняя их. Такие сканеры уже сейчас используются во многих аэропортах, например во Франкфурте, Гамбурге, Амстердаме и почти во всех аэропортах США. Используемая частота излучения в этих устройствах находится в нижнем ТГц-диапазоне, находящаяся обычно на уровне около 100 ГГц.

С помощью терагерцового излучения можно осуществлять контроль качества пищевых продуктов через упаковку. В любое время можно проверить химический состав и степень их свежести.

Целью исследований является разработка недорогого источника излучения, испускающего интенсивный волновой поток в широком диапазоне частот. ТГц-излучатель HZDR состоит из полупроводникового материала GaAs, служащего активной базой. К нему прикреплены два электрода из золота, сцепленные, как человеческие пальцы. Расстояние между такими «пальцами» составляет около 5 микрометров, а вся конструкция имеет активную площадь около 1 см².

С помощью лазера к эмиттеру посылаются короткие импульсы, в результате чего электроны высвобождаются из полупроводникового материала и ускоряются в электрическом поле между двумя электродами, испуская ТГц-излучение.

Электрическое поле меняет направление в пространстве, так что электроны, генерируемые лазерными импульсами в полупроводниковом материале, ускоряются в противоположных направлениях.

Это приводит к тому, что передаваемые последовательности волн перекрываются таким образом, что они компенсируют друг друга. Это называется деструктивным вмешательством. В данном случае все цуги волн (волновые пакеты) отменяются, и больше нет пригодного для использования излучения.

Для решения этой проблемы исследовательская группа покрыла каждый второй «палец» на полупроводниковом материале маской (вторым слоем золота). Каждый второй промежуток становится неактивным, и в результате появляется действенная интерференция испускаемого излучения, и его исчезновение больше не происходит.

В настоящее время исследователи HZDR работают над источниками терагерцового излучения, которые могут работать с более компактными и дешевыми лазерами. Также были разработаны структуры, излучающие ТГц-лучи в форме тора (бублика). Такие лучи особенно подходят для волноводов терагерцового диапазона. ТГц-излучение направляется по проводу, подобно видимому свету в стекловолокне.

Источник: HZDR