Neue Terahertz-Kamera klein und preisgünstig

August 1, 2023

Deutlich effektivere Scans für Sicherheit am Flughafen oder auch in der Wissenschaft denkbar 
Eine preiswerte kleinformatige Terahertz-Kamera von Forschern des Massachusetts Institut of Technology (https://www.mit.edu) (MIT), der University of Minnesota (https://twin-cities.umn.edu) sowie Samsung ermöglicht bessere Sicherheits-Scans. Terahertz-Strahlen durchdringen nichtmetallische Materialien. Effektivere Scans an Flughäfen oder die industrielle Qualitätskontrolle sowie astrophysikalische Beobachtungen ebenso wie zerstörungsfreie Charakterisierungen von Materialien wären denkbar. Der Frequenzbereich von Terahertzwellen liegt oberhalb von 300 Gigahertz.

Allumfassende Lösung

Heutige Terahertz-Geräte sind teuer, langsam, sperrig und erfordern Vakuumsysteme sowie extrem niedrige Temperaturen. Die neue Kamera, die sich noch im Laborstadium befindet, kann Terahertz-Pulse schnell, mit hoher Empfindlichkeit sowie bei Raumtemperatur und -druck erkennen. Darüber hinaus erfasst sie gleichzeitig Infos über die Ausrichtung oder „Polarisation“ der Wellen in Echtzeit, was bestehende Geräte nicht können. Diese Daten lassen sich nutzen, um Materialien mit asymmetrischen Molekülen zu charakterisieren oder die Oberflächentopografie von Materialien zu bestimmen.
Das neue System verwendet Teilchen namens Quantenpunkte, die sichtbares Licht emittieren können, wenn sie durch Terahertz-Wellen stimuliert werden. Dieses Licht wird von einem Gerät aufgezeichnet, das dem Detektor einer Standard-Elektronikkamera ähnelt. Die Photonen der Terahertz-Strahlung haben eine extrem niedrige Energie, so Keith Nelson, Chemieprofessor am MIT, was sie schwer zu detektieren macht. „Dieses Gerät wandelt diese kleine Photonenenergie in etwas Sichtbares um, das mit einer normalen Kamera leicht zu erkennen ist“, sagt er. In den Experimenten des Teams war das Gerät in der Lage, Terahertz-Pulse bei niedriger Intensität zu detektieren, die die Fähigkeiten heutiger großer und teurer Systeme übertrafen.

Terahertz schwer zu erzeugen

Während das Terahertz-Pulserkennungsproblem mit der neuen Arbeit gelöst zu sein scheint, bleibt der Mangel an guten und preiswerten Quellen für Terahertz-Strahlen bestehen. Üblich ist die Erzeugung mit mehreren Lasern und optischen Geräten, eine für die tägliche Praxis unbefriedigende Lösung. Doch es gibt hoffnungsvolle Ansätze zur Herstellung von Quellen mit mikroelektronischen Techniken. „Es steht außer Frage, dass das kommt“, meint Nelson abschließend.

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