Radiații Terahertz

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fig.1. Radiația Terahertz este localizată la capătul superior al benzii cu infraroșu, chiar înainte de începerea benzii cu microunde.

Radiația Terahertz numită și radiație submilimetrică , raze T, unde T, lumină T , T-lux , THF este o radiație electromagnetică . Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU) întrerupe clasificarea frecvențelor cu EHF , bandă cuprinsă între 30 GHz și 300 GHz, deoarece absorbția atmosferică nu permite telecomunicațiile în intervale de frecvență mai mari.

Termenul radiație Terahertz este un nume relativ recent pentru o anumită gamă de frecvențe. Limita dintre radiația Terahertz și intervalele de radiații învecinate nu este clară și poate varia în diferite domenii de studiu. De fapt, abia în 1974 Fleming [1] a folosit acest termen pentru a indica ceea ce până atunci se numea infraroșu îndepărtat, abreviat cu acronimul FIR. Lungimea de undă a radiației din banda Terahertz corespunde unui interval între 0,3 mm și 0,03 mm (sau 30 µm).

Istorie

Această radiație este cunoscută de la sfârșitul secolului al XIX-lea [2] , mulți cercetători celebri, printre care Lord Rayleigh și JC Bose, au adus contribuții importante deja la sfârșitul secolului al XIX-lea. Dar curând a devenit clar că absorbția atmosferei a pus limite foarte mari asupra utilizării în telecomunicații care începeau să fie utilizate în acei ani. Legea lui Planck a fost derivată din măsurătorile făcute în 1901 [3] . Cercetările de aproximativ 50 de ani în acest domeniu s-au limitat la un număr limitat de cercetători. Abia în 1947 s-au dezvoltat noi detectoare foarte sensibile: celulele Golay .

În 1960 decalajul energetic (band gap ) al supraconductoarilor prezis de teoria BCS a fost măsurat direct [4] . În 1970 a început să se înțeleagă că analiza spectroscopică în acest interval de frecvență a permis cunoașterea compoziției mediului interstelar , de exemplu a CO [5] în nebuloasa Orion . Cercetările în astronomie din acei ani au avut o dezvoltare enormă. În 1974, cercetarea spațială sistematică a început cu Observatorul Aerian Kuiper , adică prin intermediul aeronavelor de mare altitudine, această cercetare a fost înlocuită în 1983 cu primul satelit, IRAS , dedicat întregului spectru infraroșu. Interesul pentru astronomie din acest domeniu din spațiu face parte din cercetările actuale descrise mai jos.

Între 1960 și 1980 există principalele inovații tehnologice atât ca detectoare bolometrice (semiconductori, piroelectrici și supraconductori), cât și ca surse (vezi mai târziu). Dar poate cea mai importantă inovație tehnologică din acei ani a fost construirea de instrumente capabile să efectuezespectroscopia transformatei Fourier [6] . Această tehnică s-a dovedit foarte potrivită pentru studierea proprietăților optice ale solidelor, lichidelor și gazelor. Limita inițială a fost lipsa de computere suficient de rapidă pentru a efectua analiza într-un timp scurt. În prezent, analiza grație dezvoltării computerelor se face aproape în timp real și este în continuare cea mai utilizată tehnică pentru frecvențe peste 2 THz, la frecvențe mai mici spectroscopia de domeniu în timp este mai potrivită și oferă mai multe informații.

Trebuie adăugat că acest interval de frecvență și-a asumat o mare importanță în fizica atmosferică , biologie , fizica plasmei , chimie , testarea nedistructivă . Dar, în special, și-a asumat o mare importanță în siguranță în ultimii ani, deoarece multe droguri și explozivi au proprietăți spectroscopice deosebite în acest interval de frecvență.

Introducere

Fig. 2. Transmiterea către zenit pe vârful vulcanului Mauna Kea din Hawaii . Este unul dintre locurile de pe Pământ cu cea mai mică umiditate din aer.

Figura alăturată arată liniile de absorbție a aerului la frecvențe cuprinse între 1 THz și 3 THz pe vârful vulcanului Mauna Kea din Hawaii , chiar dacă este un loc cu umiditate foarte scăzută, cu toate acestea liniile de absorbție datorate în esență vaporilor de apă. Această figură arată dificultatea de a transmite această radiație în aer, dar și importanța acesteia în studiul atmosferei.

Undele electromagnetice cu frecvențe în jurul terahertzului ocupă porțiunea spectrului dintre infraroșu și microunde , o regiune care nu a fost utilizată până acum. Deși acestea sunt valuri foarte interesante care posedă caracteristici ale ambelor benzi adiacente. În jur de 300 GHz, multe materiale precum plastic, hârtie, țesături etc. au o absorbție redusă, astfel încât aceste frecvențe pot fi utilizate cu succes pentru a identifica obiecte ascunse, dar la frecvențe peste 1 THz majoritatea materialelor enumerate devin foarte absorbante. De exemplu, grosimile hârtiei de 1 mm pot atenua radiația cu multe ordine de mărime. Pentru a vă face o idee la 8 THz, 10 cm de aer atenuează radiația cu un factor de 100 [7] . Cu toate acestea, semiconductorii de înaltă puritate și unele materiale plastice, cum ar fi polietilena, sunt destul de transparente în toată această gamă de frecvențe. Pentru a adăuga radiația la THz având o lungime de undă mai mică de 1 mm, poate fi utilizată pentru a crea imagini de obiecte cu o rezoluție bună: rezoluția depinde de lungimea de undă. Microundele care au lungimi de undă în ordinea mărimii cm creează imagini mult mai puțin rezolvate. Dar având în vedere că radiația Terahertz are o penetrare limitată prin ceață și nori și nu poate pătrunde în apă sau metale.

Pentru a înțelege importanța acestei radiații, trebuie luată în considerare relația dintre temperatură și frecvență descrisă de legea lui Planck :

unde este este constanta lui Planck , constanta Boltzmann .

Strălucirea unui corp negru, conform legii lui Planck , are un maxim clar, destul de îngust pentru frecvență

Din această relație rezultă că frecvența care corespunde temperaturii de 1 THz este de 17 K, în timp ce 10 THz corespunde la 170 K. Aceasta este o regiune specială a spectrului electromagnetic . De fapt, energiile care corespund acestor frecvențe (temperaturi) sunt cele tipice multor benzi fonice , ale nivelurilor de energie ale dopanților din semiconductori și ale multor niveluri de energie de rotație din gaze. Prin urmare, aceste frecvențe permit studierea multor fenomene legate de aceste niveluri de energie.

Surse

Lista posibilelor surse nu înșeală, de fapt, dificultatea din această parte a spectrului de a avea surse intense, a creat multe alternative. Deoarece, în timp ce în microunde este ușor să ai surse care produc puteri de sute de wați, în câmpul THz să ai surse cu puteri de ordinul mW este o raritate, multe dintre sursele descrise mai jos produc câteva nW. Chiar și în infraroșu este ușor să ai puteri de sute de wați. Din acest motiv, această bandă de frecvențe electromagnetice este identificată drept decalajul TeraHertz .

Surse termice

Orice corp la temperatura T emite radiații conform legii lui Planck . Din această lege rezultă că în puterea totală emisă de un corp fierbinte ideal , de exemplu la 1500 K , lo constă din radiații cuprinse între 1 THz și 5 THz, chiar dacă cea mai mare parte a radiației este în principal în infraroșu, în timp ce partea vizibilă este, de asemenea, neglijabilă. Pe măsură ce temperatura crește, puterea totală crește odată cu a patra putere a temperaturii și devine în principal lumină vizibilă doar la aproximativ 5000 K, dar puterea emisă în intervalul de frecvență al THz crește doar liniar și, prin urmare, în procente, devine mult mai jos decât la restul.

Cele mai ieftine și mai simple surse de THz sunt, prin urmare, globare , adică cilindri de carbură de siliciu sau alte materiale refractare , care pot fi aduși la o temperatură foarte ridicată în aer (este puțin probabil ca temperatura lor să depășească 1700 K). Sunt surse punctuale ideale.

Temperaturi mai ridicate și, prin urmare, puteri emise mai mari se obțin cu surse de plasmă conținute în vase de cuarț condensat. Temperatura plasmei poate fi cu ușurință de multe mii de kelvini , dar în acest caz emisia nu este exact cea a unui corp negru, de fapt, învelișul de cuarț condensat absoarbe frecvențe mai mari de 2 THz și, prin urmare, atinge o temperatură de aproximativ o mie de kelvini . Prin urmare, plicul se comportă ca o sursă mai rece, dar mai extinsă decât plasma centrală. În plus, o componentă ultravioletă este prezentă în descărcarea de plasmă, care poate fi o problemă pentru efectele secundare.

Laser

Laser cu gaz

Deși puțin folosite astăzi, multe gaze au fost folosite în trecut pentru a produce grinzi colimate relativ intense. Pentru a avea astfel de surse, gradele de libertate vibraționale sunt excitate și sunt exploatate tranzițiile între nivelurile de rotație care au frecvențe caracteristice în THz. Energia de excitație poate fi electrică sau laserele cu infraroșu sunt utilizate ca pompe (de obicei lasere cu dioxid de carbon ). Gazul utilizat ca element activ determină frecvența, iar lista gazelor utilizate este foarte mare [8] , de exemplu au fost utilizate apă , acid formic , amoniac , difluormetan , metanol . Prin variația presiunii gazelor, este posibil să variați frecvența și, prin urmare, este posibil să acoperiți o mare parte a spectrului la THz.

Laser cu stare solidă

Dezvoltarea laserelor în stare solidă a făcut posibilă utilizarea acestor materiale și în THz. Materialul utilizat a fost inițial germaniu dopat cu p [9] a cărui frecvență este reglabilă între 1 și 4 THz folosind câmpuri magnetice intense. Au fost, de asemenea, dezvoltate lasere cu siliciu care exploatează nivelurile de tranziție ale acceptorilor, cum ar fi galiul .

Laser cu cascadă cuantică

Laserele cu cascadă cuantică (QCL) sunt o sursă foarte promițătoare de radiație THz. De fapt, aceste dispozitive au fost inițial dezvoltate pentru a genera radiații în infraroșul mediu [10] și opt ani mai târziu în THz [11] . Laserele QCL folosesc doar saltul cuantic al electronilor între nivelurile cuantificate create artificial prin creșterea controlată atomic a diferitelor straturi de semiconductori. Un singur electron din acest proces generează mulți fotoni. Dar dimensiunile fizice ale acestor lasere sunt cu un ordin de mărime mai mic decât lungimea de undă tipică, astfel încât fasciculul laser produs este foarte divergent și acest lucru prezintă o problemă în utilizarea lor. Dar există tehnici pentru a focaliza fasciculele [12] Mai mult, pentru a avea o putere rezonabilă este necesar ca aceste dispozitive să funcționeze la temperaturi criogenice : de obicei câteva zeci de K.

Laser cu electron gratuit (FEL)

Laserele electronice libere prescurtate FEL sunt un tip de laser în care mediul activ este format din electroni de energie foarte mare care se mișcă liber într-o structură magnetică. Radiația electromagnetică produsă acoperă o gamă de frecvențe, de la microunde la raze X. Ele sunt de fapt surse foarte mari, deoarece au nevoie de un accelerator de particule pentru a aduce electronii la energii foarte mari. Puterile emise sunt foarte intense și sunt ușor de reglat în frecvență. Există și facilități prezente în Italia în centre importante de cercetare.

Mixere de fotoni

Dacă două unde electromagnetice diferite afectează un element neliniar, se generează unde electromagnetice care sunt suma sau diferența armonicilor principale. Amestecul de frecvență este o tehnică utilizată în tehnologia radio în care dioda are funcția de a separa componentele. Multe surse mai mult sau mai puțin intense de unde electromagnetice THz se bazează pe acest principiu. Prima posibilitate este utilizarea a două frecvențe apropiate ale unui laser în infraroșu vizibil sau aproape. În acest caz, diferența celor două frecvențe trebuie să cadă în THz. Elementul neliniar utilizat este, în general, o diodă Schottky , care are o viteză mare de comutare, dar sunt utilizate și joncțiuni metal-izolator-metal care au mai puțină neliniaritate, dar fiind foarte rapide, mai potrivite pentru frecvențe înalte. Dacă un semnal cu microunde cu frecvență variabilă este amestecat cu un semnal laser THz, este posibil să se obțină frecvențe variabile între 1 și 3 THz. Trebuie adăugat că acest tip de generatoare produc puține unde electromagnetice de mică putere . Laserele cu cascadă cuantice cu infraroșu care funcționează la temperatura camerei au fost, de asemenea, utilizate pentru a produce câteva sute de nanowați de THz [13] .

Generatoare armonice

Această tehnică extinde tehnologia microundelor la THz. De fapt, în microunde este destul de ușor să obțineți puteri ale fracțiilor de W sau cu diode avalanșe sau diode Gunn . Semnalul este amplificat și distorsionat și, prin urmare, se generează armonici cu o putere treptat mai mică, ceea ce crește frecvența, dar există sisteme pe piață care datorită acestui mecanism sunt capabile să furnizeze o putere de 1 mW până la frecvențe de 1,5 THz.

Oscilatoare cu unde inversate

Oscilatorul cu undă inversată este evoluția tubului de vid în undă progresivă , singura diferență este că structura undelor lente este proiectată în mod deliberat pentru a avea feedback care determină cu precizie frecvența de ieșire. Obiectele de acest fel produc unde electromagnetice de chiar 1 mW, dar frecvența maximă obținută este de doar 1,4 THz.

Girotroni

Un girotron este un oscilator care generează unde electromagnetice prin intermediul rezonanței ciclotronice a electronilor. De fapt, frecvența de rotație a electronilor într-un câmp magnetic uniform este:

Unde este este sarcina electronului , masa sa. Prin urmare, pentru a avea o frecvență de 1 THz, este necesar un câmp de 3,6 T. Din acest motiv, frecvența girotronilor este în general limitată la fracțiuni de THz [14] .

Superconductori cu temperatură critică ridicată

Joncțiunile Josephson sunt utilizate pentru standardele de tensiune, deoarece pentru efectul Josephson există o corespondență unu-la-unu între tensiunea constantă în tensiunea și frecvența caracteristică a curentului: 483597,9 GHz / V. În mod reciproc, o joncțiune Josephson de tensiune polarizată generează unde electromagnetice. Limita de frecvență generată este dată de tensiunea care corespunde diferenței de energie pentru acest motiv supraconductori cu temperaturi critice de aproximativ zece K poate genera unde electromagnetice de câteva zeci de GHz. In supraconductori de temperatură ridicată , având un decalaj mai mare de energie, pot genera unde electromagnetice la THz. Dificultatea în cazul acestor materiale este fabricarea joncțiunilor Josephson de încredere, fiind fabricate cristale de la generatoare compacte BSCCO [15] .

Efect triboelectric

Distrugerea rapidă a suprafeței benzii adezive generează radiații terahertz nepolarizate, variind de la 2 la 18 THz [16]

Grafen

S-a propus utilizarea benzilor de grafen cu lățimea de 10 până la 100 nanometri și lungimea unui micrometru pentru fabricarea antenelor care transmit în THz [17] .

Detectoare

Detectoarele [18] . sunt traductoare care transformă radiația de intrare într-un semnal, de exemplu o tensiune sau o modificare a rezistenței, dar și deplasarea unui fascicul de lumină. Caracteristicile detectorului sunt date în general de viteza de răspuns, de factorul de conversie a puterii semnalului și din moment ce zgomotul este un efect nedorit care nu poate fi eliminat, semnalul este în general măsurat, generând un răspuns egal la zgomot într-o bandă de un hertz numită NEP. ( acronim din limba engleză Noise-equivalent power .

Detectoare termice

Sunt acele dispozitive care se încălzesc din cauza radiației și, în consecință, o anumită proprietate măsurată variază. Acestea se caracterizează în principal prin capacitatea termică (C) și prin puterea termică schimbată cu mediul (G) (are dimensiunile unei conductivități termice pentru o lungime), de fapt raportul dintre aceste două cantități , care este dimensiunea unui timp, determină cât de repede se schimbă temperatura dispozitivului.

Termopile

În acest caz, detectorul este alcătuit din mai multe termocupluri în serie care transformă diferența de temperatură dintre joncțiunile reci și calde într-o diferență de potențial datorită efectului Seebeck . Detectorul este setul de joncțiuni fierbinți. Acest tip de detector a fost folosit în trecut, dar are o sensibilitate și o reproductibilitate reduse.

Celula Golay

Radiația absorbită încălzește o cameră mică care conține un gaz nobil , de obicei xenon ; containerul are una dintre suprafețele constituite dintr-o folie metalică subțire care se deformează și, prin urmare, deplasarea razei reflectate de folie constituie semnalul de ieșire, care este apoi măsurat printr-o fotodiodă . Celulele Golay sunt foarte sensibile, cu absorbție constantă pe o mare parte a spectrului, dar sunt foarte delicate și au o gamă mică de funcționare dinamică.

Piroelectric

Unele materiale au o constantă dielectrică relativă care variază în funcție de temperatură. Prin urmare, prin polarizarea unui cristal piroelectric la o tensiune constantă, puterea incidentă este convertită într-un curent proporțional cu viteza cu care se modifică constanta dielectrică relativă. Sunt utilizate pe scară largă în special în infraroșu în multe aplicații obișnuite: ca termometre fără contact sau detectoare de flacără. Dar sensibilitatea lor este aproape egală cu cea a celulelor Golay, dar sunt mult mai ușor de utilizat și sunt vândute de multe companii deja integrate cu un amplificator.

Bolometre

În acest caz, conversia se face între puterea de intrare și rezistența electrică. Bolometrele au fost întotdeauna cei mai populari detectoare. Coeficientul de temperatură este definit ca mărime:

sensibilitatea unui bolometru este mai mare cu cât acest coeficient este mai mare, în cazul semiconductoarelor este o cantitate negativă: adică rezistența scade pe măsură ce temperatura crește.

Bolometre metalice

Primul detector de radiații Terahertz a fost un bolometru metalic folosit de Langley în 1871 [19] care consta din două benzi de platină acoperite cu negru de fum . Rezistența electrică a tuturor metalelor crește odată cu temperatura și, prin măsurarea schimbării rezistenței, Langley a reușit să facă primele măsurători în infraroșu. În prezent, acestea sunt încă utilizate, deoarece prin tehnici MEMS au fost fabricate microbolometre din titan cu un NEP de [20] . Puritatea metalului este o cerință esențială pentru a avea o sensibilitate până la temperaturi de câteva zeci de K.

Bolometre semiconductoare

Acestea se numără printre cele mai importante bolometre, deoarece coeficientul de temperatură este foarte mare, iar tehnicile de preparare a semiconductorilor sunt foarte fiabile și reproductibile. În multe experimente astronomice importante, cum ar fi Observatorul Spațial Herschel (camera SPIRE), există instrumente care conțin tablouri de bolometri semiconductori. Cel mai folosit material este germaniu. Sunt utilizate până la temperaturi de 4,2 K, putând avea NEP de .

Bolometre supraconductoare

Acest tip de bolometru, în ultimii 20 de ani, a avut o mare difuzie. În acest caz, folosim tranziția de temperatură a unui supraconductor de la starea supraconductoare la starea normală care apare într-un interval de temperatură al fracțiilor de K. Deci, acești bolometri au un coeficient de temperatură foarte mare. Prin intermediul polarizării tensiunii, sistemul este stabil electric, deoarece radiația incidentă crește rezistența și automat, dacă este polarizată în tensiune, puterea disipată de efectul Joule scade [21] , [22] . Bolometrele supraconductoare au cele mai bune NEP dintre toate dispozitivele termice, putând lucra la temperaturi de câteva zeci de mK și folosind sisteme SQUID ca preaplificator criogenic.

Detectoare foto

Fotodetectorii funcționează într-un mod complet diferit de detectoarele termice, deoarece fotonii interacționează direct cu electronii materialului, crescând numărul acestora și, prin urmare, curentul pe care îl pot transporta. Fotodetectorii din zona THz exploatează nivelurile cuantificate în semiconductori de câteva zeci de meV și, prin urmare, pentru a putea utiliza aceste efecte, este necesar să avem fotodetectori la temperaturi de câțiva K. În acest caz, dată fiind conversia directă din foton la electron, este folosit ca măsură a eficienței cuantice, adică raportul dintre electronii produși și fotonii incidenți. În regiune se utilizează germaniu extrinsec dopat cu 3 THz galiu. În timp ce în regiunea sub 0,5 THz se utilizează antimonidă de indiu .

Detectoare supereterodine

Detectarea semnalului de către superheterodin este tehnica utilizată practic în toate receptoarele de radio și televiziune . Tehnica constă în amestecarea într-un element neliniar a semnalului care trebuie măsurat cu un semnal la o frecvență similară (oscilator local) bine controlat în amplitudine, frecvență și fază. Prezența elementului neliniar generează, printre altele, un semnal de ieșire care are o frecvență care este diferența dintre frecvențele oscilatorului local și semnalul care trebuie detectat, numit frecvență intermediară (IF). Această tehnică este utilizată cu succes și în THz. Oscilatorul local este una dintre sursele descrise mai sus, care trebuie să aibă o diferență de frecvență cu semnalul de măsurat de câțiva GHz, astfel încât frecvența intermediară să fie de câțiva GHz ( microunde ). Deci, în ceea ce privește IF, este posibil să se utilizeze amplificatoare comune (în timp ce nu există amplificatoare THz). În plus, puteți fi extrem de selectiv în ceea ce privește frecvența, reducând zgomotul datorat semnalelor nefolositoare. Principala dificultate constă în a avea elemente neliniare la frecvențe THz, în prezent există doar trei structuri care pot fi utilizate cu succes ca mixere: diode Schottky , structuri supraconductoare-izolatoare-supraconductoare și bolometre cu electroni fierbinți ( Hot Electron Bolometer , HEB). Detectoarele supereterodine sunt dispozitive destul de complexe, care sunt utilizate pentru aplicații specifice. Cifra meritului care este utilizată pentru a caracteriza detectoarele superheterodine este temperatura zgomotului care ia în considerare toate etapele dispozitivului.

Diodele Schottky

Acestea sunt diode formate din joncțiunea metalică semiconductoare, care sunt deosebit de rapide dacă dimensiunea joncțiunii este foarte mică, astfel încât capacitatea este de ordinul mărimii f F. Realizarea de joncțiuni foarte mici și reproductibile este încă o mare problemă tehnologică, chiar și dacă s-au găsit soluții strălucitoare [23] . Diodele Schottky pot fi folosite și ca redresoare simple, temperatura zgomotului este de multe mii de kelvini .

Superconductor-izolator-Superconductor

Acestea constau dintr-o barieră de tunel izolantă care separă doi supraconductori, dar efectul Josephson nu este utilizat, ci neliniaritatea extremă a caracteristicii dacă sunt polarizate la tensiuni egale cu dublul energiei de legare a perechilor Cooper . Astfel de dispozitive au fost cercetate cu succes de mulți ani [24] . Misiunea Observatorului Spațial Herschel folosește în prezent aceste joncțiuni în instrumentul de bord HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared). Sunt detectoarele heterodine cu cea mai mică temperatură de zgomot, dar până acum a fost posibil să le folosim până la 1,5 THz.

Bolometru

În acest caz, sunt utilizați bolometri anumiți, în special rapid, deoarece doar electronii liberi interacționează în procesul de absorbție a radiației THz. Deci această viteză este fracții de ps. Bolometrul are un răspuns neliniar, dar nu răspunde direct la radiații, ci generează o frecvență intermediară care poate fi măsurată și amplificată [25] . Temperaturile de zgomot ale acestui tip de detector pot fi la fel de scăzute ca câteva sute de kelvini .

THz materiale

Metale

Toate metalele cu rezistivitate foarte scăzută datorită efectului pielii chiar și în fire subțiri de câteva zeci de nm reflectă perfect radiația THz, chiar dacă suprafața metalică are o rugozitate ridicată (aproximativ zece µm), deoarece lungimea de undă a THz este între 30 și 1 mm (având în vedere gama mai mare). Majoritatea suprafețelor metalice sunt perfect reflectorizante. Din acest motiv, este ușor să construiți oglinzi în acest interval de frecvență.

Izolatori

Majoritatea substanțelor izolante au o absorbție puternică în partea superioară a radiației Terahertz. Figura 2 în care spectrul de absorbție al atmosferei este clar vizibil este tipic pentru multe substanțe. De fapt, la frecvențe peste 1 THz majoritatea substanțelor au o absorbție puternică bine descrisă de legea Lambert-Beer (ceea ce o lege empirică nu este întotdeauna precisă):

Unde este este intensitatea inițială, este intensitatea după traversarea grosimii Și coeficientul de atenuare care este de mărimea unuia . Pentru a vă face o idee, următorul tabel enumeră coeficienții de atenuare (la două frecvențe) și indicii de refracție (la o singură frecvență, deoarece variază puțin în funcție de frecvență) ale unor materiale particulare cu absorbție relativ scăzută. Tabelul este preluat în mod liber din figurile din cartea Terahertz Techniques [26] .

Material
Teflon 1.8 7 1,46
HDPE 1.2 2.1 1,53
Mylar 30 60 1,53
Siliciu ( rezistivitate ridicată) 0,04 0,7 3.4
Cuarţ 0,7 4 2.2

Majoritatea substanțelor bogate în apă, cum ar fi hârtia și lemnul, au coeficienți de absorbție cu mai multe ordine de mărime mai mari: sunt, prin urmare, practic opace. Altri materiali, compreso il vetro, la ceramica e la porcellana, sono forti assorbitori, avendo anche coefficienti di attenuazione anche di a 1 THz.

Il silicio di alta resistività (come anche il germanio o il diamante ) è un materiale che può essere usato in spessori relativamente grandi senza attenuare sensibilmente la radiazione al Terahertz. Anche se bisogna tenere conto della riflettività normale che è correlata all' indice di rifrazione (trascurando l'assorbimento) tramite la legge di Fresnel :

Quindi il silicio riflette il 55% della radiazione incidente. Le plastiche anche se assorbono maggiormente la radiazione, riflettono in minore misura a causa del più piccolo di rifrazione.

I solidi cristallini presentano risonanze dovute alle interazioni intermolecolari di fonone . Le caratteristiche sono ampie, diverse decine di GHz, ma un solido organico tipico può avere tra le 2 e le 6 assorbimenti caratteristici nella gamma di frequenza da 0,5 a 5 T che può servire come una caratterizzazione del solido. Le caratteristiche spettrali variano in intensità con la temperatura [27] , ma questi cambiamenti sono piccoli rispetto alle larghezze della linea alle condizioni ambientali standard.

Alcune sostanze, in genere gli alogenuri alcalini , hanno una banda stretta al Terahertz in cui l'indice di rifrazione cambia e contemporaneamente si ha un forte assorbimento (fenomeno che è chiamato con un nome tedesco effetto reststrahlen ) e quindi sono dei naturali filtri passa banda.

Nei gas la radiazione Terahertz eccita principalmente i modi rotazionali delle molecole. [28] . La struttura della linea spettrale è complicata a causa delle interazioni tra modi vibrazionali e modi rotazionali.

I conduttori liquidi, come l'acqua, hanno una riflettività del 40% a 100 GHz che scende rapidamente al 20% a circa 500 GHz e poi diminuisce [29] , ma l'effetto principale è l'assorbimento per cui la penetrazione nell'acqua o nel corpo umano è solo di pochi millimetri [30] . La pelle si comporta in modo analogo all'acqua con una riflettività un po' più bassa [31] . I metalli riflettono in maniera perfetta.

Ricerca

Astronomia

La radiazione terahertz ha permesso agli astronomi di esaminare le nubi molecolari e le nebulose scure , con l'obiettivo di studiare il processo di formazione delle stelle dalla nascita stellare al collasso . Le osservazioni submillimetriche di queste nubi possono essere utilizzate per determinare gli elementi chimici ei meccanismi di raffreddamento per le molecole che li compongono . Inoltre, le osservazioni submillimetriche forniscono informazioni sui meccanismi di formazione e evoluzione delle galassie . L'ex Unione Sovietica ha lanciato i primi rivelatori bolometrici per le onde submillimetriche nel 1974 e ha operato per la prima volta nel 1978 sul primo telescopio a onde submillimetriche situato sulla stazione spaziale Salyut 6 per quattro mesi.

Sappiamo che l' atmosfera terrestre assorbe radiazione millimetrica e terahertz. Ci sono molte linee di assorbimento dai vari gas che costituiscono l'atmosfera, in particolare il vapore acqueo che ha un effetto forte e variabile a causa di grandi differenze nel suo contenuto ,che si verificano a causa delle condizioni meteorologiche naturali. Wallace [32] ha recentemente esaminato e aggiornato modelli di assorbimento atmosferico nell'intervallo da 10 GHz fino ai raggi ultravioletti (1000 THz). Da notare che le proprietà delle onde millimetriche e della radiazione propriamente terahertz sono molto diverse. Infatti alle lunghezze d'onda millimetriche l'atmosfera è caratterizzata da diverse zone dove l'assorbimento è modesto, ad esempio da 0,1 dB/km a 10 GHz che diventano 5 dB/km a 300 GHz. In condizioni molto umide e molto asciutte, l'assorbimento cambia di un ordine di grandezza. Tuttavia, a distanze di decine di metri questa assorbimento non è significativo. Un effetto più significativo è invece la variazione che l'assorbimento atmosferico porta alla temperatura effettiva del cielo, infatti il meccanismo di contrasto principale in un'immagine a onde millimetriche all'esterno è riflesso dal cielo freddo e la temperatura apparente del cielo aumenta rapidamente verso la temperatura ambiente a frequenze superiori a 200-300 GHz, riducendo il contrasto disponibile nelle immagini esterne a frequenze più alte [30] . Proseguendo nella regione terahertz, vediamo che l'assorbimento atmosferico diventa progressivamente più notevole e aumenta il numero di linee di assorbimento del vapore acqueo. Per questa ragione nell'ingegneria delle telecomunicazioni, l'atmosfera è stata considerata opaca alle frequenze terahertz. A distanze inferiori a poche decine di metri, ci sono delle bande di frequenza dove l'atmosfera è abbastanza trasparente per consentire l'individuazione di oggetti nascosti. Inoltre, le linee del vapore acqueo sono abbastanza strette e hanno posizioni note, per consentire l'eliminazione del loro effetto nelle applicazioni spettroscopiche.

Le antenne dell'Atacama Large Millimeter Array.

Dunque il luogo ideale per osservare la radiazione terahertz è un luogo asciutto, fresco, con condizioni meteorologiche stabili e lontano dai centri urbani. Tra i siti che operano in queste condizioni ci sono: l' osservatorio di Mauna Kea , l'Osservatorio di Llano de Chajnantor sull'altopiano di Atacama (Cile), il Polo Sud e l'Hanle in India (sito dell'Himalaya). I confronti mostrano che tutti e quattro i siti sono eccellenti per l'astronomia submillimetrica, e di questi siti Mauna Kea è il più stabile e il più accessibile. Il sito dell'Osservatorio Llano de Chajnantor ospita l'esperimento Atacama Pathfinder Experimental (APEX), il più grande telescopio submillimetrico operante nell'emisfero meridionale e il più grande progetto astronomico sulla terra, e l' Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un interferometro per osservazioni di lunghezza d'onda submillimetriche di 54 radio telescopi da 12 metri e 12 radio telescopi da 7 metri. Il Submillimeter Array (SMA) è un altro interferometro situato a Mauna Kea , composto da 8 telescopi da 6 metri di diametro. Il più grande telescopio submillimetrico esistente è il telescopio James Clerk Maxwell che si trova anche su Mauna Kea.

Il satellite Astronomy Wave Submillimeter ( SWAS ) è stato lanciato in orbita non molto lontana dalla Terra il 5 dicembre 1998 come una delle missioni del programma Small Explorer Program (SMEX) della NASA. La missione della nave spaziale è di studiare le nubi molecolari giganti ei centri delle nubi scure. L'obiettivo di SWAS è di individuare le cinque linee spettrali: acqua , acqua isotopica, monossido di carbonio isotopico, ossigeno molecolare e carbonio neutro. Il satellite SWAS è stato utilizzato nel giugno del 2005 come supporto per la missione Deep Impact della NASA. Infatti il satellite è riuscito a fornire i dati della produzione dell'acqua sulla cometa osservata.

Nel 2009 l' Agenzia spaziale europea ha lanciato una missione spaziale nota come Herschel Space Observatory . Il telescopio è formato da uno specchio più grande mai lanciato nello spazio e studia le radiazioni nel lontano infrarosso e nella banda submillimetrica. Anziché entrare in un'orbita della Terra, il telescopio Herschel entrò in un' orbita di Lissajous intorno al punto di Lagrange L2, il secondo punto Lagrangiano del sistema Terra-Sole. L2 si trova a circa 1,5 milioni di km dalla Terra in questo modo il posizionamento del telescopio riduce l'interferenza dalla Terra e dal Sole con le radiazioni infrarosse e quelle del visibile. La missione di Herschel si concentra principalmente sulle origini delle galassie e sulla formazione galattica.

Medicina

L'immagine terahertz che rivela un tumore

Un team di fisici britannici ha annunciato nel 2004 di aver sviluppato una tecnica per rilevare la presenza di tumori della pelle e di altri tumori epiteliali non visibili ad occhio nudo. La tecnica, che si basa sulle radiazioni terahertz, potrebbe rappresentare un'alternativa efficace e non invasiva ai metodi convenzionali utilizzati per diagnosticare questi tumori. L'85% di tutti i tumori si trova nell' epitelio , ovvero sopra o in prossimità della pelle, ma le loro piccole dimensioni ne rendono difficile l'individuazione. Inoltre, i tessuti della pelle devono essere rimossi chirurgicamente per l'analisi. La tecnica sviluppata da Emma Pickwell e colleghi dell'Università di Cambridge e della TeraView sfrutta invece il fatto che l'acqua assorbe fortemente le radiazioni di frequenza compresa fra 0.1 e 3 terahertz. Poiché i tessuti cancerosi tendono ad avere un maggior contenuto d'acqua rispetto a quelli sani, le radiazioni terahertz potrebbero essere usate per differenziare fra i due tipi di tessuto.

Alcune frequenze di radiazione terahertz possono essere utilizzate per l'imaging 3D dei denti e può essere più precisa rispetto alla convenzionale formazione di immagini a raggi X in odontoiatria . L'equipe del progetto di TRE (Toshiba Research Europe) afferma che utilizzando la radiazione terahertz si può rivelare lo spessore dello smalto di un dente . Oltre l'odontoiatria, la radiazione terahertz può essere utilizzata per esaminare altri tessuti del corpo, ma sono possibili anche applicazioni non mediche. Infatti il progetto TRE ha dimostrato l'utilità della radiazione terahertz nel controllo di qualità dei prodotti alimentari, nella produzione di chip elettronici e nell'individuazione di oggetti nascosti nei contenitori.

Uno studio pubblicato nel 2010 e condotto da Boian S. Alexandrov e dai suoi colleghi al Centro per gli Studi Nonlineari al Laboratorio Nazionale Los Alamos nel New Mexico [33] ha creato modelli matematici che prevedono come le radiazioni terahertz interagiscano con il DNA a doppio filamento, dimostrando che anche se le forze coinvolte sembrano essere minuscole, le risonanze non lineari (anche se molto meno probabili di formare rispetto alle risonanze comuni meno potenti) potrebbero consentire alle onde del terahertz di "sbloccare il DNA a doppio filamento, generando bolle nel doppio filamento che potrebbero interferire in modo significativo con processi quali espressione genica e replicazione del DNA " [34] . La verifica sperimentale di questa simulazione non è stata fatta. Una recente analisi di questo lavoro conclude che le bolle del DNA non si verificano in base a ipotesi fisiche ragionevoli o se si considerano gli effetti della temperatura. Va anche notato che l'intensità dei raggi T raggiunge meno di 1% nel primo 500 µm di pelle [35] .

È stata studiata la mutagenicità e la genotossicità in alcuni batteri che sono stati esposti per 5-15 minuti a una radiazione Terahetz di 2,3 THz prodotta da un laser a elettroni liberi. Però non è stata trovata nessuna differenza significativa tra le cellule esposte e quelle non esposte alla radiazione, questo indica che la radiazione di THz non è né mutagena né genotossica. Tuttavia si è osservato che questa radiazione incide sul metabolismo cellulare. [36]

Sicurezza

Controllo di sicurezza utilizzando la radiazione terahertz: si riescono ad individuare droghe, esplosivi e armi nascosti sotto i vestiti

Come scritto precedentemente, la radiazione Terahertz, al di sotto di 1 THz, può penetrare tessuti e materiali plastici, in questo modo può essere utilizzata in sorveglianza , come un controllo di sicurezza, per individuare da lontano le armi nascoste su una persona. Questo è particolarmente interessante perché molti materiali di interesse, come le droghe e gli esplosivi , hanno uno spettro caretteristico nella fascia terahertz. Questo offre la possibilità di combinare l'identificazione spettrale con l'imaging. Nel 2002, la squadra Star Tiger dell' Agenzia spaziale europea (ESA), con sede a Rutherford Appleton Laboratory (Oxfordshire, Regno Unito), ha prodotto la prima immagine passiva di terahertz di una mano [37] . Nel 2004, ThruVision Ltd, un prolungamento del Consiglio per il Laboratorio Centrale dei Consigli di Ricerca (CCLRC) Rutherford Appleton Laboratory, aveva mostrato la prima macchina compatta di THz per il controllo di sicurezza. Il prototipo ha rilevato delle pistole e degli esplosivi nascosti sotto i vestiti [38] .

Uso scientifico e imaging

La spettroscopia nella radiazione terahertz può fornire nuove informazioni in chimica e biochimica .

In questa immagine si possono confrontare le immagini ottenute con diverse intensità di radiazione [39] [40] .

I metodi recentemente sviluppati di spettroscopia THz e tomografia THz si sono dimostrati in grado di eseguire misure e ottenere immagini da materiali opachi nella regione del visibile e vicino all'infrarosso. L'utilità di THz è limitata quando il campione è molto sottile o ha una bassa assorbanza , in quanto è molto difficile distinguere le variazioni dell'impulso THz causato dal campione da quelle causate da fluttuazioni a lungo termine di una sorgente laser. Tuttavia, il THz produce radiazioni coerenti e spettrali, in modo che tali immagini possano contenere delle informazioni di gran lunga maggiori di un'immagine convenzionale formata da una sorgente a frequenza singola.

Le onde submilimetriche sono utilizzate nella fisica per studiare i materiali in alti campi magnetici , poiché in tali campi (a circa 11 tesla ), la Precessione di Larmor dello spin elettronico è nella regione submillimetrica. Molti laboratori che lavorano con un campo magnetico alto eseguono questi esperimenti ad alta frequenza ( Risonanza paramagnetica elettronica ), come il National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) in Florida.

La radiazione Terahertz può inoltre permettere agli archeologi di individuare i murales nascosti sotto l'intonaco o la vernice degli edifici storici senza danneggiarli. [41] Alcuni ricercatori affermano che i raggi T possono anche individuare gli schizzi a matita sotto i dipinti di una tela senza danneggiare l'opera. Tuttavia non tutti i materiali possono essere rilevati, tale radiazione infatti non può rilevare certi materiali artistici come la grafite , il sanguigno e il gesso rosso.

Il terahertz può essere utilizzato per l'ispezione degli oggetti confezionati ma il suo difetto è la bassa risoluzione per i controlli importanti. Ovviamente la risoluzione dei raggi X è superiore all'imaging del terahertz, ma la radiografia è ionizzante e può imporre effetti nocivi su determinati oggetti come semiconduttori e tessuti vivi. Per superare la bassa risoluzione dei sistemi terahertz, i sistemi di imaging vicino a terahertz sono ancora in fase di sviluppo [42] [43] . Nell'imaging in prossimità del campo il rivelatore deve trovarsi molto vicino alla superficie del piano e quindi l'imaging degli oggetti molto imballati potrebbe non essere fattibile. Si potrebbe aumentare la risoluzione considerando i raggi laser con frequenze superiori a terahertz che vengono utilizzati per eccitare le giunzioni pn in oggetti semiconduttori, queste giunzioni eccitate generano una radiazione terahertz, a condizione che i loro contatti siano ininterrotti, in questo modo si possano rilevare i dispositivi danneggiati . [44] . In questo approccio, poiché l'assorbimento aumenta in modo esponenziale con la frequenza, non è possibile eseguire l'ispezione dei semiconduttori impacchettati. Di conseguenza, occorre trovare un compromesso tra la risoluzione raggiungibile e lo spessore della penetrazione del fascio nel materiale da imballaggio.

Comunicazione

Alcune tecnologie comuni nella regioni attorno alla gap del terahertz.

Nel 2011, una squadra di ricerca dell'Università di Osaka ha prodotto un chip in grado di trasmettere 1,5 Gbit / s, tale dispositivo utilizzava onde terahertz per la trasmissione dati.

Nel maggio del 2012, una squadra di ricercatori dell' Istituto di Tecnologia di Tokyo [45] ha raggiunto un nuovo record per la trasmissione dati wireless utilizzando i raggi T e ha proposto di utilizzarli per la trasmissione dati in futuro [46] . La velocità di trasferimento dati è 20 volte superiore al migliore wi-fi comunemente usato. Il dispositivo Proof of concept della squadra utilizzava un oscillatore a resistenza negativa di diodi a tunnel risonante (RTD) per produrre onde nella fascia del terahertz. Con questo RTD, i ricercatori hanno inviato un segnale di 542 GHz, ottenendo una velocità di trasferimento dati di 3 Gigabyte al secondo [46] . Lo studio ha suggerito che il Wi-Fi che utilizza il sistema sarebbe limitato a circa 10 metri ma potrebbe consentire una trasmissione di dati fino a 100 Gbit / s [46] . Il team sta ora lavorando per migliorare il proprio dispositivo e di prolungare la sua gamma nel regime terahertz, oltre ad aumentare la potenza prodotta.

Sicurezza

La regione terahertz è tra la regione di frequenza radio e la regione ottica generalmente associata ai laser. Sia la norma di sicurezza RF IEEE [47] che la norma di sicurezza laser ANSI [48] hanno limiti nella regione terahertz, ma entrambi i limiti di sicurezza sono basati sull'estrapolazione. Si pensa che gli effetti sui tessuti siano naturali e quindi prevedibili con modelli termici convenzionali. Sono in corso ricerche per raccogliere dati per popolare questa regione dello spettro e convalidare i limiti di sicurezza.

Note

  1. ^ JW Fleming, “High resolution submillimeter-wave Fourier-transform spectrometry of gases,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-22, pp. 1023–1025, Dec. 1974
  2. ^ H. Rubens, BW Snow, Phil. Mag, 35 35 (1893)
  3. ^ H. Rubens,F. Kurlbaum, On the Heat Radiation of Long Wave-Length Emitted by Black Bodies at Different Temperatures, Astrophysical Journal 14 , 335 (1901)
  4. ^ PL Richards, M Tinkham, Far-infrared energy gap measurements in bulk superconducting In, Sn, Hg, Ta, V, Pb, and Nb, 119 ,575 (1960)
  5. ^ RW Wilson, KBJeffers, AA Penzias, Astrophys.J. 161 , L43, (1970)
  6. ^ JE Chamberlain, JE Gibbs, HA Gebbie, Refractometry in the far infra-red using a two-beam interferometer, Nature, 202 , 685 (1964)
  7. ^ FCD Lucia, Opt. Photon. News 14 ,45 (2003)
  8. ^ DT Hodges, A review of advances in optically pumped far-infrared lasers, Infrared Phys. 18 , 375 (2007)
  9. ^ E. Bründermann, HP Röser, First operation of a far-infrared p-germanium laser in a standard closed-cycle machine at 15 K, Infrared Phys. Technol., 38 ,2991,(1997)
  10. ^ J. Faist, F. Capasso, DL Sivco, AL Hutchinson, Quantum cascade laser, Science, 264 ,553 (1994)
  11. ^ R. Köhler, A. Tredicucci, F. Beltram, HE Beere, EH Linfield, AG Davies, DA Ritchie, RC Iotti, F. Rossi, Terahertz semiconductor-heterostructure laser, Nature, 417 , 156 (2002)
  12. ^ Le scienze http://www.lescienze.it/lanci/2017/06/06/news/cnr_un_po_onda_e_un_po_luce_cosi_funziona_il_nuovo_laser_terahertz-3556782/
  13. ^ Engineers demonstrate first room-temperature semiconductor source of coherent terahertz radiation Physorg.com. 19 May 2008. Retrieved May 2008
  14. ^ M. Blank, P. Borchard, S. Cauffman, K. Felch, M. Rosay, L. Tometich, Experimental demonstration of a 527 GHz gyrotron for dynamic nuclear polarization, IEEE ICOPS, 1 , 1, 2013 http://ieeexplore.ieee.org/document/6635226/doi=10.1109/PLASMA.2013.6635226
  15. ^ Science News: New T-ray Source Could Improve Airport Security, Cancer Detection , ScienceDaily (27 November 2007)
  16. ^ Peeling adhesive tape emits electromagnetic radiation at terahertz frequencies www.opticsinfobase.org 6 August 2009. Retrieved August 2009
  17. ^ David Talbot , Graphene Antennas Would Enable Terabit Wireless Downloads [ collegamento interrotto ] , in Technology Review ,Massachusetts Institute of Technology , 5 marzo 2013. URL consultato l'8 marzo 2013 .
  18. ^ Erik Bründermann, Heinz-Wilhelm Hübers, Maurice FitzGerald Kimmitt, Terahertz Techniques , Springer,pp 169-245, (2012)
  19. ^ Samuel P. Langley Biography , su hao.ucar.edu . URL consultato il 15 gennaio 2018 (archiviato dall' url originale il 6 novembre 2009) .
  20. ^ J. Trontelj, G. Valušis, R. Venckevičius, I. Kašalynas, A. Sešek, A. Švigelj, A high performance room temperature THz sensor Proc. SPIE vol 9199, Terahertz Emitters, Receivers, and Applications (2014)
  21. ^ S. Cibella, R. Leoni, G. Torrioli, MG Castellano, A. Coppa, F. Mattioli, Electrical characterization of a superconducting hot spot microbolometer. J. Low Temp. Phys. 151, 979 (2008)
  22. ^ JA Chervenak, KD Irwin, EN Grossman, John M. Martinis, CD Reintsema, Superconducting multiplexer for arrays of transition edge sensors , Appl. Phys. Lett. 74 , 443 (1999)
  23. ^ P.Siegel, RP Smith, MC Gaidis, S. Martin, 2.5-THz Ga As monolithic membrane-diode mixer, IEEE Trans. Microw. Theory Tech, 47 , 596 (1999)
  24. ^ AR Kerr, Some fundamental and practical limits on broadband matching to capacitative devices, and the implications for SIS mixer design, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 43 , 2 (1995)
  25. ^ AD Semenov, HW. Hübers, H. Richter, M. Birk, M. Krock, U. Mair, K. Smirnov, G. Goltsman, B. Voronov, 2.5 THz heterodyne receiver with NbN hot-electron-bolometer mixer, Phys. C, 372 , 448 (2002)
  26. ^ Erik Bründermann, Heinz-Wilhelm Hübers, Maurice FitzGerald Kimmitt, capitolo 3 di Terahertz Techniques , Springer, 2012
  27. ^ M. Walther, B. Fischer, and PU Jepsen, 'Non-covalent intermolecular forces in polycrystalline and amorphous saccarides in the far infrared', Chem. Phys., 288, pp. 261-268, 2003.
  28. ^ FC DeLucia, 'Spectroscopy in the terahertz spectral region', in Sensing with Terahertz Radiation, D Mittleman Ed., Springer Verlag, Berlin, 2003
  29. ^ C. Ronne and SR Keiding, 'Low frequency spectroscopy of liquid water using THz-time domain spectroscopy', J. Mol. Liq., 101, pp. 199-218, 2003.
  30. ^ a b NA Salmon, 'Scene simulation for passive and active millimetre and sub-millimetre wave imaging for security scanning and medical applications', SPIE, 5619, pp. 129-135, 2004.
  31. ^ E. Pickwell, BE Cole, AJ Fitzgerald, M. Pepper, and VP Wallace, 'In vivo study of human skin using pulsed terahertz radiation,' Physics in Medicine and Biology, 49, pp. 1595-1607, 2004.
  32. ^ R. Appleby, RN Anderton, S. Price, GN Sinclair and PR Coward, 'Whole body 35GHz security scanner' SPIE, 5140, pp 244-51,2004.
  33. ^ Alexandrov, BS ; Gelev, V. ; Bishop, AR ; Usheva, A. ; Rasmussen, KO, DNA Breathing Dynamics in the Presence of a Terahertz Field , in Physics Letters A , vol. 374, n. 10, 2010, pp. 1214–1217, Bibcode : 2010PhLA..374.1214A , DOI : 10.1016/j.physleta.2009.12.077 , arXiv : 0910.5294 .
  34. ^ How Terahertz Waves Tear Apart DNA [ collegamento interrotto ] , in Technology Review , 30 ottobre 2010.
  35. ^ AJ Fitzgerald et al. Catalogue of Human Tissue Optical Properties at Terahertz Frequencies. Journal of Biological Physics 129: 123–128, 2003.
  36. ^ Sciencedirect https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383571816301346
  37. ^ Space camera blazes new terahertz trails . timeshighereducation.co.uk. 14 February 2003.
  38. ^ Winner of the 2003/04 Research Councils' Business Plan Competition – 24 February 2004 . epsrc.ac.uk. 27 February 2004
  39. ^ Corinna L. Koch Dandolo, Antonino Cosentino & Peter Uhd Jepsen (2015) Inspection of panel paintings beneath gilded finishes using terahertz time-domain imaging, Studies in Conservation, 60:sup1, S159-S166, DOI: 10.1179/0039363015Z.000000000220 , su www.tandfonline.com . URL consultato il 18 gennaio 2019 .
  40. ^ Antonino Cosentino, Corinna L. Koch Dandolo, Angelo Cristaudo, Peter Uhd Jepsen, Diagnostics pre and post Conservation on a 14th Century Gilded Icon from Taormina, Sicily, e-conservation Journal 3, 2015 , su www.e-conservation.org . URL consultato il 18 gennaio 2019 .
  41. ^ Hidden Art Could be Revealed by New Terahertz Device Newswise, Retrieved 21 September 2008.
  42. ^ Raimund Mueckstein e Oleg Mitrofanov, Imaging of terahertz surface plasmon waves excited on a gold surface by a focused beam , in Optics Express , vol. 19, n. 4, 3 febbraio 2011, p. 3212, Bibcode : 2011OExpr..19.3212M , DOI : 10.1364/OE.19.003212 .
  43. ^ Aurele Adam, Janne Brok, Min Ah Seo, Kwang Jun Ahn, Dai Sik Kim, Ji-Hun Kang, Q-Han Park, M. Nagel e Paul CM Nagel, Advanced terahertz electric near-field measurements at sub-wavelength diameter metallic apertures: erratum , in Optics Express , vol. 16, n. 11, 19 maggio 2008, p. 8054, Bibcode : 2008OExpr..16.8054A , DOI : 10.1364/OE.16.008054 .
  44. ^ Toshihiko Kiwa, Masayoshi Tonouchi, Masatsugu Yamashita e Kodo Kawase, Laser terahertz-emission microscope for inspecting electrical faults in integrated circuits , in Optics Letters , vol. 28, n. 21, 1º novembre 2003, p. 2058, Bibcode : 2003OptL...28.2058K , DOI : 10.1364/OL.28.002058 .
  45. ^ K. Ishigaki, M. Shiraishi, S. Suzuki, M. Asada, N. Nishiyama e S. Arai, Direct intensity modulation and wireless data transmission characteristics of terahertz-oscillating resonant tunnelling diodes , in Electronics Letters , vol. 48, n. 10, 2012, p. 582, DOI : 10.1049/el.2012.0849 .
  46. ^ a b c Milestone for wi-fi with 'T-rays' , su BBC News , 16 maggio 2012.
  47. ^ IEEE C95.1–2005 , IEEE Standard for Safety Levels With Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz
  48. ^ ANSI Z136.1–2007, American National Standard for Safe Use of Lasers

Bibliografia

  • Erik Bründermann, Heinz-Wilhelm Hübers, Maurice FitzGerald Kimmitt, Terahertz Techniques , Springer, 2012.
  • Yin XX, Kong KM, Lim JW, Ng BW, Ferguson B, Mickan SP, Abbott D, Enhanced T-ray signal classification using wavelet preprocessing , Med Biol Eng Comput, Giu 2007, 1;45(6):611-6.
  • Zandonella C, Terahertz imaging: T-ray specs , Nature, Ago 2003, 14;424(6950):721-2.
  • Ferguson B, Wang S, Gray D, Abbott D, Zhang XC, Towards functional 3D T-ray imaging , Phys Med Biol, Nov 2002, 7;47(21):3735-42.
  • Zhang XC, Terahertz wave imaging: horizons and hurdles , Phys Med Biol, Nov 2002, 7;47(21):3667-77.
  • Wang S, Yuan T, Walsby ED, Blaikie RJ, Durbin SM, Cumming DR, Xu J, Zhang XC, Characterization of T-ray binary lenses , Opt Lett, Lug 2002, 1;27(13):1183-5.
  • Ferguson B, Wang S, Gray D, Abbot D, Zhang XC, T-ray computed tomography , Opt Lett, Ago 2002, 1;27(15):1312-4.
  • Wynne K, Jaroszynski DA, Superluminal terahertz pulses , Opt Lett, Gen 1999, 1;24(1):25-7.
  • Mittleman DM, Hunsche S, Boivin L, Nuss MC, T-ray tomography , Opt Lett, Giu 1997, 15;22(12):904-6.

Voci correlate

Altri progetti

Controllo di autorità LCCN ( EN ) sh85129520 · GND ( DE ) 4346673-4 · NDL ( EN , JA ) 01156143
Fisica Portale Fisica : accedi alle voci di Wikipedia che trattano di fisica
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiazione_Terahertz&oldid=120742374 "