Sensoren Mit Terahertz- Wellen Aktivieren Erkennung von gefährlichen Stoffen aus sicherer Entfernung

Benjamin Clough hat ein neues Verfahren zum Abhören von Terahertz- Informationen in unsichtbare Plasma akustische platzt versteckt entwickelt. Der Doktorand am Rensselaer Polytechnic Institute hat eine vielversprechende Technik, die Schallwellen verwendet , um den Abstand von dem aus können die Forscher leistungsfähige Terahertz-Technologie verwenden, um verborgene Sprengstoffe , Chemikalien und andere gefährliche Materialien fern erkennen steigern demonstriert.

Clough , ein Student an der Fakultät für Elektrotechnik , Informatik und Systemtechnik am Rensselaer , ist einer der drei Finalisten für die 2011 $ 30.000 Lemelson -MIT Rensselaer Student Prize . Eine öffentliche Zeremonie der Bekanntgabe der diesjährige Gewinner wird um 7 Uhr am Mittwoch 9. März in der Aula des Rensselaer Zentrum Biotechnologie und Interdisziplinäre Studien statt.

Projekt Clough trägt den Titel " Terahertz Verbesserte Akustik ", und seine Fakultät Berater ist Xi-Cheng Zhang , die J. Erik Jonsson Professor für Informatik an der Rensselaer und Direktor der Universitätszentrum für Terahertz- Forschung .

Die Rensselaer Zentrum für Terahertz- Forschung ist eine der aktivsten Gruppen weltweit zu Terahertzwellen -Technologie für Sicherheit und Verteidigung Anwendungen. Sensoren mit Terahertz-Wellen können Verpackungsmaterialien oder Kleidung zu durchdringen und zu erkennen die einzigartigen Terahertz "Fingerabdrücke" von vielen versteckten Materialien. Terahertzwellen nehmen einen großen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen den infraroten und Mikrowellenbereich . Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen und Mikrowellen, ist Terahertz-Strahlung sehr niedrigen Energie und stellt keine bekannten Gesundheitsgefahr für den Menschen.

Ein Schlüssel praktische Begrenzung der Terahertz-Technik ist jedoch, dass es nur über kurze Strecken. Natürlich vorkommende Feuchtigkeit in der Luft absorbiert Terahertz-Wellen , schwächen das Signal und Sensorfunktionen . Diese Begrenzung der Entfernung ist nicht ideal für Anwendungen in Bombe oder gefährlichem Material Detektion , wobei die Bedienungsperson wünscht , sich so weit wie möglich weg von der potentiellen Bedrohung.

Clough zum Patent angemeldete Lösung für dieses Problem ist eine neue Methode für die Verwendung von Schallwellen aus der Ferne " hören" Terahertz- Signale aus der Ferne. Fokussieren zwei Laserstrahlen in Luft erzeugt kleine Ausbrüche von Plasma, wodurch wiederum die Terahertz- Impulse . Ein weiteres Paar von Lasern in der Nähe des Ziel von Interesse zielte darauf ab, eine zweite Plasma zur Erfassung der Terahertz- Impulse , nachdem sie mit dem Material interagiert haben erstellen. Diese Erfassung Plasma erzeugt Schallwellen , wie es die Luft ionisiert . Clough entdeckt, dass durch Verwendung eines empfindlichen Mikrofon zu "hören ", um das Plasma er Terahertzwelle Informationen in diesen Schallwellen eingebettet ist, erkennen konnte . Dieser Audio- Informationen können dann in digitale Daten umgewandelt werden und sofort gegen eine Bibliothek bekannter Terahertz Fingerabdrücke überprüft , um die chemische Zusammensetzung des Geheimnisses Materials zu bestimmen .

Bisher hat Clough erfolgreich die Fähigkeit Akustik verwenden, um die Terahertz- Fingerabdrücke von mehreren Metern zu identifizieren demonstriert. Er hat gezeigt, getrennt Plasma akustische Detektion von 11 Meter , nur durch den verfügbaren Platz im Labor beschränkt. Zusammen mit der erhöhten Entfernung von der potenziell gefährliche Material , ist ein weiterer Vorteil , dass sein System erfordert keine direkte Sichtlinie , um Signale zu sammeln , wie das Mikrofon immer noch die Audio-Informationen zu erfassen. Mögliche Anwendungen von Clough Erfindung, die die grundlegenden Grenzen der Fern Terahertz-Spektroskopie umgeht , sind die Umweltüberwachung von atmosphärischen Bedingungen , Überwachung Schornstein -Emissionen , die Kontrolle verdächtiger Pakete oder auch Erkennung von Landminen - alles aus sicherer Entfernung .

Clough hat seine Erkenntnisse auf mehreren internationalen Konferenzen vorgestellt , und die Details seiner Arbeit in Optics Letters und Physical Review E. Seine neue Methode für die Terahertz- Mess hat die Möglichkeit, Terahertz- spektroskopischen Daten aus der Ferne zu erhalten , unter Umgehung eine wichtige Einschränkung erstellt veröffentlicht hoch Terahertz Absorption durch Wasserdampf in der Luft.

A National Science Foundation Integrative Graduate Bildung und Forschung Praktikum ( IGERT ) Kerl, ist Clough zutiefst verpflichtet , seine Forschungsaktivitäten. Er erhielt den Rensselaer Founders Award of Excellence im Jahr 2009, sowie die Rensselaer NSF IGERT Top Presenter -Preis im Jahr 2010 .

Direkt aus Albuquerque, NM, Clough wuchs tauchten in Wissenschaft und Technik . Er erbte die Liebe zur Forschung von seinem Vater , ein pensionierter Chemiker und eine starke Arbeitsmoral von seiner Mutter , ein pensionierter Professor für Krankenpflege. Zusammen mit seinen Eltern , Clough Frau , Kara und ältere Schwester Sandy, sind für ihn Verwurzelung , die 2011 Lemelson -MIT Rensselaer Student Prize zu gewinnen. Clough sagte, die Idee für seine Innovation kam ihm beim Entspannen am Strand in Mexiko bei einem Winterurlaub mit der Familie . Außerhalb des Labors und Klassenzimmer , genießt er eine Vielzahl von Aktivitäten wie Fußball spielen , Snowboarden und Rucksackreisen mit seiner Frau und Freunden .

Quelle:
Michael Mullaney
Rensselaer Polytechnic Institute