تابش تراهرتز

تابش تراهرتز به طور معمول تابش الکترومغناطیسی در دامنه فرکانس از تقریباً 0.1 THz تا 10 THz است که مربوط به طول موج از 3 میلی متر تا 30 میکرومتر است. چنین فرکانس هایی بالاتر از امواج رادیویی و مایکروویو است اما کمتر از نور مادون قرمز است. از آنجا که طول موج ها در محدوده 0.03 میلی متر تا 3 میلی متر است و اغلب زیر 1 میلی متر است ، تابش تراهرتز نیز گاهی تابش زیر میلی متر نامیده می شود. همچنین ، حداقل قسمت فرکانس بالاتر منطقه تراهرتز را نیز می توان مادون قرمز دور نامید.

برای مدت زمان طولانی ، تابش تراهرتز در علم و فناوری بسیار کم استفاده می شد ، اساساً از آنجا که نه منابع تراهتوز خوبی وجود داشت و نه آشکارسازهای مناسب در دسترس بود. بنابراین ، این محدوده طیفی اغلب شکاف تراهرتز نامیده می شد. این به تدریج تغییر کرد تا اینکه در دهه 1990 میلادی علاقه به امواج تراهرتز به شدت افزایش یافت و گروه های تحقیقاتی بیشتری در این زمینه فعالیت داشتند. پیشرفتهای سریع در آن زمینه عمدتا به پیشرفتهای فوتونیک برمی گردد ، که راه حلهای قدرتمند مختلفی را هم برای تولید و تشخیص امواج تراه هرتز و هم برای تعدیل سیگنالهای تراه هرتز ایجاد کرد. این پیشرفت ها انگیزه تلاش های بیشتر در زمینه های مختلف فناوری تراهرتز را تقویت کرده است و گزینه های فن آوری با افزایش سریع نیز زمینه وسیعی از کاربردها را باز می کند.

منابع Terahertz

انواع مختلفی از منابع (ساطع کننده ها) تابش تراهرتز وجود دارد. به مقاله منابع تراهرتز مراجعه کنید. برخی مبتنی بر الکترونیک و فناوری مایکروویو هستند ، برخی دیگر از فوتونیک استفاده قابل توجهی می کنند.

ردیاب های تراهرتز

انواع مختلفی از ردیاب ها برای تشعشع تراهرتز وجود دارد. به مقاله ردیاب های تراهرتز مراجعه کنید.

کاربردهای تابش تراهرتز

تابش تراهرتز طیف وسیعی از برنامه ها را پیدا می کند و هنوز در حال گسترش است. در بیشتر موارد ، اینها از برخی خصوصیات خاص تابش تراهرتز استفاده می کنند.

تصویربرداری

تابش تراهرتز می تواند به خوبی در بسیاری از مواد مانند کاغذ ، پلاستیک ، منسوجات و فوم نفوذ کند. این امر منجر به کاربردهای تصویربرداری در مناطقی مانند بررسی کیفیت غیر مخرب صنعتی شده است. به عنوان مثال ، تصویربرداری تراهرتز پس از اینکه شاتل کلمبیا در سال 2003 حادثه ای وحشتناک را تجربه کرد ، دلیل اصلی آن تخریب مخفی مواد کف بود. برنامه دیگر در بازرسی امنیتی مسافران هواپیما است ، یعنی تشخیص سلاح های پنهان شده زیر لباس.

تضعیف امواج تراهرتز در رسانه ها غالباً بیشتر از مایکروویو است و بنابراین عمق احتمالی تصویربرداری را محدود می کند. از طرف دیگر ، طول موج های کوتاه ، تفکیک فضایی بالاتری را ممکن می سازند.

ارتباطات

تابش تراهرتز از طریق کابل دشوار است ، اما از طریق هوا قابل انتقال است. پراش نسبت به منطقه مایکروویو ضعیف تر است ، بنابراین می توان تیرهای جمع شده بدون قطر بیش از حد پرتو را تشکیل داد. با این وجود ، در فرکانس های مختلف ، مولکول های هوا (از جمله بخار آب) امواج تراهرتز را به شدت جذب می کنند. انتقال سریع داده ها حداقل در مسافت های کوتاه مانند چند متر هنوز امکان پذیر است. توجه داشته باشید که پهنای باند موجود و در نتیجه ظرفیت داده بالقوه بسیار بیشتر از سیستم های مایکروویو مانند WLAN سنتی است. از طرف دیگر ، هزینه منابع ترهارتز و آشکارسازها هنوز به مراتب بیشتر از تجهیزات مایکروویو است.

اگرچه انتقال مستقیم تراهرتز از طریق کابلها یا الیاف به دلیل تلفات زیاد بسیار محدود است ، اما می توان سیگنالهای نوری را از طریق فیبرهای نوری که سیگنالهای تراهرتز را به شکل تفاوت فرکانس نوری حمل می کنند ، انتقال داد. پس از آن می توان از نوعی میکسر نوری برای تولید اشعه تراهرتز استفاده کرد ، به عنوان مثال برای تابش از طریق آنتن.

طیف سنجی Terahertz

فرکانس های تراهرتز برای طیف سنجی در مناطق مختلف مانند بررسی ابررساناها ، اثرات پلاسمونیک در انتقال مواد و حالت های چرخشی مولکول ها مفید است. این بدان دلیل است که بسیاری از تشدیدهای اساسی مواد در منطقه فرکانس تراهرتز هستند.

طیف سنجی با دامنه زمان یک تکنیک است که اغلب در آن منطقه استفاده می شود. این بدان معنی است که فرد شکل زمانی شکل موج پالسی تراهرتز منتقل شده را ثبت می کند ، به عنوان مثال ، با نمونه برداری نوری با تاخیر زمانی متغیر. یک طیف سپس با تبدیل فوریه به صورت عددی بدست می آید. منابع تراهرتزی که برای چنین اندازه گیری هایی که اغلب استفاده می شود ، منابع پالسی مبتنی بر آنتن های نور رسانا یا تبدیل فرکانس غیر خطی در بلورهای غیرخطی هستند.

جنبه های ایمنی

برخلاف اشعه X ، امواج تراهرتز انرژی فوتونی خیلی کمی برای یونیزاسیون مواد دارند. تابش غیر یونیزه احتمال ایجاد سرطان و جهش های ژنتیکی بسیار کمتر است.

در اصل ، اثرات سلامتی ممکن است از طریق اثرات دیگری به غیر از یونیزاسیون و آسیب ژنتیکی منجر شود - به عنوان مثال ، تأثیر ظریف بر رفتار سلول ها. وضعیت بسیار شبیه به وضعیت امواج رادیویی و امواج میلی متر است ، جایی که نگرانی هایی نیز در مورد اثرات "الکترواسموگرافی" وجود دارد. تاکنون ، تحقیقات علمی گسترده