211service.com
Teraherca pieradināšana
Tāpat kā rentgena tehnoloģija parādījās 1890. gados, ļaujot ārstiem palūkoties zem miesas, lai redzētu kaulus un orgānus, tagad no nepietiekami izmantotā elektromagnētiskā spektra daļas — terahercu frekvencēm — parādās vēl viena daudzsološa attēlveidošanas tehnoloģija. Šie tā sauktie t-stari, tāpat kā rentgena stari, var redzēt cauri lielākajai daļai materiālu. Taču tiek uzskatīts, ka t-stari ir mazāk kaitīgi nekā rentgena stari. Un dažādi savienojumi reaģē uz terahercu starojumu atšķirīgi, kas nozīmē, ka terahercu attēlveidošanas sistēma var noteikt slēptā objekta ķīmisko sastāvu. Pateicoties šai jaudai, terahercu attēlveidošana kļūst arvien karstāka, saka Renselaeras Politehniskā institūta terahercu pionieris Xi-Cheng Zhang. Iespējamie pielietojumi ir no audzēju noteikšanas līdz plastmasas sprāgstvielu atrašanai. Un tā kā t-stari iekļūst papīrā un apģērbā, teraherca kamera varēja atklāt slēptos ieročus.
Terahercu frekvences ir grūti radīt un noteikt. Tie ir augstāki par mikroviļņiem, bet zemāki par infrasarkano gaismu. Jūs nekad neesat pārliecināts, vai izmantot uz elektroniku vai optiku balstītu tehnoloģiju, saka Mārtins Čemberlens no Līdsas Universitātes Anglijā, vadošais terahercu pētnieks. Pašlaik tirgū esošie terahercu avoti mēdz izstarot daudzas frekvences vienlaikus, ierobežojot to lietderību. Tomēr pagājušajā gadā vairāki pētniecības projekti ir guvuši ievērojamus panākumus tādu ierīču izstrādē, kas rada t-starus šaurā frekvenču joslā, kas ir prasība precīzai ķīmiskai uztverei un medicīniskai attēlveidošanai.
Šis stāsts bija daļa no mūsu 2003. gada jūnija numura
- Skatiet pārējo izdevuma daļu
- Abonēt
Viena no šādām sistēmām, ko izstrādājusi Brattleboro, VT balstītā Vermont Photonics, darbojas, raidot elektronu staru pāri vadītāja, piemēram, alumīnija, mikroskopiski viļņotajai virsmai; stars liek vadītājā esošajiem elektroniem kustēties uz augšu un uz leju pa viļņiem, kustība, kas satricina vaļīgos t-starus. Mainot elektronu stara enerģiju, mainās arī radītā terahercu frekvence, saka Vermont Photonics līdzdibinātājs Maikls Mross. Uzņēmums galvenokārt ir vērsts uz savu instrumentu, lai novērotu mijiedarbību, kas saistīta ar biomolekulām tādām lietojumprogrammām kā zāļu atklāšana. Vēl viena pieeja ir kaut kas, ko sauc par kvantu kaskādes lāzeru, glītu pusvadītāju inženieriju, ko izmanto infrasarkanās gaismas iegūšanai. Lai tehnoloģiju pārvietotu uz terahercu diapazonu, ir nepieciešama ārkārtīgi precīza materiālu kontrole. Pagājušajā gadā Qin Hu, MIT elektroinženieris, demonstrēja kvantu kaskādes lāzeru, kas rada nepārtrauktu terahercu staru precīzi noteiktā frekvencē.
Zoba terahercu attēlā (pa labi) ir skaidri redzams dobums kā rozā apgabals. (Attēlu sniedza Teraview)
Tuvākajā laikā terahercu tehnoloģijas pielietojums ir medicīniskajā attēlveidošanā. Vienā vērienīgā darbā TeraView, Kembridžā, Anglijā bāzētais starta uzņēmums, ir izmantojis terahercu attēlveidošanu, lai atklātu ādas vēzi, kas izvairās no citām attēlveidošanas tehnoloģijām, jo īpaši audzējiem, kas nemanāmi veidojas zem ādas virsmas. T-stari varētu identificēt arī nezināmus bioloģiskos materiālus, jo biomolekulas dabiski vibrē terahercu frekvencēs, un katrai no tām ir atšķirīgs terahercu pirkstu nospiedums. Citiem vārdiem sakot, specifiski proteīni absorbē noteiktas raksturīgās t-staru frekvences, kas maina to molekulāro izkārtojumu jeb konformāciju; sensori pēc tam var uzraudzīt šo absorbciju, lai norādītu proteīna identitāti. Dzīve ir teraherca process, saka Čemberlens. Viens no iespējamiem lietojumiem ir bioloģiskās kaujas aģentu, piemēram, Sibīrijas mēra, automatizēta identificēšana. Vēl viens ir t-ray ķīmiskais sensors, kas izmantotu to, ka citas lielas molekulas, piemēram, polimēri, arī reaģē uz terahercu viļņiem raksturīgā veidā. Terahercu kamera, ko uzbūvēja QinetiQ no Farnborough, Anglijā, uzņem šausmīgi invazīvus cilvēku attēlus caur viņu apģērbu.
Taču t-staru mijiedarbība ar olbaltumvielām rada jautājumu par to, cik droša ir cilvēku iedarbība. Eiropas Savienība sponsorē programmu Terahertz Bridge, lai pētītu tieši to. Sākotnējie rezultāti ir iepriecinoši; pētnieki nav redzējuši pierādījumus par neatgriezeniskiem, rentgena stariem līdzīgiem audu bojājumiem no t-staru devām, kas tiktu izmantotas ķermeņa attēlveidošanai. Pagaidām tas ir droši, saka Džans Pjero Gallerano, Teraherca tilta koordinators.
Kamēr zinātnieki pārdzīvo deformācijas, lai radītu t-starus, dabai tas ir daudz vieglāk. Terahercu starojums turpina izplatīties visā kosmosā, sākot no tā sākuma Lielā sprādziena laikā. Čemberlens saka: Visums ir pilns ar šīm lietām. Pēc neilga laika cilvēki var sākt to praktiski izmantot.