Een team van natuurkundigen van de Universiteit van Sussex heeft met succes de eerste niet-lineaire camera ontwikkeld die in staat is om met behulp van terahertz (THz) straling hoge resolutie beelden van het inwendige van vaste objecten vast te leggen.

Onder leiding van professor Marco Peccianti van het Emergent Photonics (EPic) Lab, Luana Olivieri, Dr. Juan S. Totero Gongora en een team van onderzoeksstudenten hebben een nieuw type THz-camera gebouwd die in staat is om THz-elektromagnetische golven met ongekende nauwkeurigheid te detecteren.

Beelden geproduceerd met THz-straling worden 'hyperspectraal' genoemd omdat het beeld bestaat uit pixels, elk bevat de elektromagnetische handtekening van het object op dat punt.

Liggend tussen microgolven en infrarood in het elektromagnetische spectrum, THz-straling dringt gemakkelijk door materialen zoals papier, kleding en plastic op dezelfde manier als röntgenstralen doen, maar zonder schadelijk te zijn. Het is veilig te gebruiken met zelfs de meest delicate biologische monsters. THz-beeldvorming maakt het mogelijk om de moleculaire samenstelling van objecten te 'zien' en onderscheid te maken tussen verschillende materialen, zoals suiker en cocaïne, bijvoorbeeld.

Het belang van hun prestatie uitleggen, Prof Peccianti zei:"De kernuitdaging bij THz-camera's gaat niet over het verzamelen van een afbeelding, maar het gaat om het behoud van de spectrale vingerafdruk van het object die gemakkelijk kan worden beschadigd door uw techniek. Hier ligt het belang van onze prestatie. De vingerafdruk van alle details van het beeld wordt zo bewaard dat we de aard van het object tot in detail kunnen onderzoeken. "

Tot nu, camera's die een hyperspectraal beeld konden vastleggen met behoud van alle fijne details die door THz-straling worden onthuld, werden niet mogelijk geacht.

Het EPic Lab-team gebruikte een camera met één pixel om voorbeeldobjecten af ​​te beelden met patronen van THz-licht. Het prototype dat ze hebben gebouwd, kan detecteren hoe het object verschillende patronen van THz-licht verandert. Door deze informatie te combineren met de vorm van elk origineel patroon, de camera onthult zowel het beeld van een object als de chemische samenstelling ervan.

Bronnen van THz-straling zijn erg zwak en hyperspectrale beeldvorming had, tot nu, beperkte trouw. Om dit te overwinnen, Het Sussex-team scheen met een standaardlaser op een uniek niet-lineair materiaal dat zichtbaar licht kan omzetten in THz. De prototypecamera creëert elektromagnetische THz-golven heel dicht bij het monster, vergelijkbaar met hoe een microscoop werkt. Omdat THz-golven dwars door een object kunnen reizen zonder het te beïnvloeden, de resulterende beelden onthullen de vorm en samenstelling van objecten in drie dimensies.

Dr. Totero Gongora zei:"Dit is een grote stap voorwaarts omdat we hebben aangetoond dat alle mogelijkheden die in ons eerdere theoretische onderzoek zijn onderzocht niet alleen haalbaar zijn, maar onze camera werkt nog beter dan we hadden verwacht. Tijdens het bouwen van ons apparaat, we hebben verschillende manieren ontdekt om het beeldvormingsproces te optimaliseren en nu is de technologie stabiel en werkt goed. De volgende fase van ons onderzoek zal zijn om het proces van beeldreconstructie te versnellen en ons dichter bij de toepassing van THz-camera's voor toepassingen in de echte wereld te brengen; zoals luchthavenbeveiliging, intelligente autosensoren, kwaliteitscontrole in de productie en zelfs scanners om gezondheidsproblemen zoals huidkanker op te sporen."