211service.com
Terahercų prisijaukinimas
Lygiai taip pat, kaip XX a. 9-ajame dešimtmetyje atsirado rentgeno spindulių technologija, leidžianti gydytojams pažvelgti į kūną, kad pamatytų kaulus ir organus, dabar atsiranda dar viena perspektyvi vaizdo gavimo technologija iš nepakankamai išnaudotos elektromagnetinio spektro dalies: terahercų dažnių. Šie vadinamieji t-spinduliai, kaip ir rentgeno spinduliai, gali matyti daugumą medžiagų. Tačiau manoma, kad t-spinduliai yra mažiau kenksmingi nei rentgeno spinduliai. Ir skirtingi junginiai skirtingai reaguoja į terahercų spinduliuotę, o tai reiškia, kad terahercų pagrindu sukurta vaizdo gavimo sistema gali atpažinti paslėpto objekto cheminę sudėtį. Dėl šios galios terahercinis vaizdas tampa vis karštesnis, sako Xi-Cheng Zhang, Rensselaer politechnikos instituto terahercų pradininkas. Galimos panaudojimo galimybės – nuo auglių aptikimo iki plastikinių sprogmenų paieškos. Kadangi t-spinduliai prasiskverbia per popierių ir drabužius, terahercinė kamera gali aptikti paslėptus ginklus.
Terahercų dažnius sunku sukurti ir aptikti. Jie yra aukštesni nei mikrobangų krosnelės, bet žemesni už infraraudonųjų spindulių šviesą. Niekada nesate tikras, ar naudoti elektronikos, ar optinės technologijos pagrindus, sako Martynas Chamberlainas iš Lidso universiteto Anglijoje, pirmaujantis terahercų tyrėjas. Dabar rinkoje esantys teraherciniai šaltiniai linkę vienu metu skleisti daug dažnių, o tai riboja jų naudingumą. Tačiau per pastaruosius metus keliuose mokslinių tyrimų projektuose padaryta didelė pažanga kuriant prietaisus, kurie sukuria t spindulius siauroje dažnių juostoje – tai yra tikslaus cheminio jutimo ir medicininio vaizdavimo reikalavimas.
Ši istorija buvo mūsų 2003 m. birželio mėnesio numerio dalis
- Žr. likusią numerio dalį
- Prenumeruoti
Viena iš tokių sistemų, kurią pagamino Brattleboro, VT pagrįsta Vermont Photonics, veikia siųsdama elektronų spindulį per mikroskopiškai raibuliuotą laidininko, pavyzdžiui, aliuminio, paviršių; spindulys priverčia elektronus laidininke judėti aukštyn ir žemyn bangomis, o tai sujudina laisvus t spindulius. Keičiant elektronų pluošto energiją, keičiasi ir generuojamas terahercinis dažnis, sako Vermont Photonics vienas iš įkūrėjų Michaelas Mross. Bendrovė savo priemonę pirmiausia taiko stebėti sąveiką, susijusią su biomolekulėmis tokioms reikmėms kaip vaistų atradimas. Kitas metodas yra kažkas, kas vadinama kvantiniu kaskadiniu lazeriu, tvarkinga puslaidininkių inžinerijos dalis, naudojama infraraudoniesiems spinduliams gaminti. Technologijų perkėlimas į terahercų diapazoną reikalauja išskirtinai tikslaus medžiagų valdymo. Praėjusiais metais Qin Hu, MIT elektros inžinierius, pademonstravo kvantinį kaskadinį lazerį, kuris sukuria nenutrūkstamą terahercinį spindulį tiksliai apibrėžtu dažniu.
Ertmė aiškiai rodoma kaip rausva sritis danties terahercų vaizde (dešinėje). (Vaizdas suteiktas „Teraview“)
Artimiausiu metu terahercinės technologijos taikymas yra medicininis vaizdavimas. Vienomis ambicingomis pastangomis „TeraView“, Kembridže (Anglija) įsikūręs startuolis, panaudojo terahercinį vaizdą, kad aptiktų odos vėžį, kurio išvengiama kitomis vaizdavimo technologijomis, ypač auglius, kurie nematomai susiformuoja po odos paviršiumi. T-spinduliai taip pat galėtų identifikuoti nežinomas biologines medžiagas, nes biomolekulės natūraliai vibruoja terahercų dažniais ir kiekviena turi skirtingą terahercų pirštų atspaudą. Kitaip tariant, specifiniai baltymai sugeria tam tikrus būdingus t-ray dažnius, kurie keičia jų molekulinį išsidėstymą arba konformaciją; jutikliai gali stebėti šią absorbciją, kad parodytų baltymo tapatybę. Gyvenimas yra terahercinis procesas, sako Chamberlainas. Viena iš galimų taikymo sričių yra automatizuotas biologinio karo agentų, tokių kaip juodligė, identifikavimas. Kitas yra t-ray cheminis jutiklis, kuris galėtų pasinaudoti tuo, kad kitos didelės molekulės, pavyzdžiui, polimerai, taip pat reaguoja į terahercų bangas būdingais būdais. „QinetiQ“ iš Farnborough (Anglija) sukonstruota terahercinė kamera per drabužius fotografuoja siaubingai invazines žmonių nuotraukas.
Tačiau t-spindulių sąveika su baltymais kelia klausimą, kiek saugus poveikis žmonėms. Europos Sąjunga remia programą, vadinamą Terahertz Bridge, skirtą būtent šiam tyrimui. Preliminarūs rezultatai teikia vilčių; tyrėjai nepastebėjo negrįžtamo, rentgeno spindulius primenančio audinio pažeidimo dėl t-spindulių dozių, kurios būtų naudojamos kūno vaizdavimui. Kol kas tai saugu, sako Gianas Piero Gallerano, Terahertz tilto koordinatorius.
Nors mokslininkai patiria deformacijas, kad sukurtų T spindulius, gamtai tai daug lengviau. Terahercinė spinduliuotė ir toliau sklinda visoje erdvėje nuo jos atsiradimo Didžiojo sprogimo metu. Chamberlainas sako: Visata yra pilna šių dalykų. Neilgai trukus žmonės gali pradėti jį praktiškai naudoti.