Einzigartige THz "Fingerabdrücke" profitieren von einer Entfernung identifizieren versteckte Sprengstoffe
Ein Durchbruch in der FernerkundungWelle von einem Team von Rensselaer Polytechnic Institute Forscher eröffnet den Weg zur Detektion versteckter Sprengstoffe , chemische, biologische Wirkstoffe und illegalen Drogen aus einer Entfernung von 20 Metern.
Die neue , all- optischen Systems , mit Terahertz ( THz) Wellentechnologie , hat ein großes Potenzial für die innere Sicherheit und Militär verwendet , weil es " durchschauen " Kleidung und Verpackungsmaterialien und kann sofort die einzigartigen THz "Fingerabdrücke" der versteckte Materialien zu identifizieren .
Terahertzwellen nehmen einen großen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen den infraroten und Mikrowellenbereich , die Bildgebung und Sensortechnologien nicht durch konventionelle Technologien wie Röntgen- und Mikrowellen zugänglich sind, ermöglichen .
" Das Potenzial der THz- Welle Fernerkundung ist seit Jahren bekannt , aber die Praxis hat die Tatsache, dass Feuchtigkeit aus der Umgebung stört Wellenübertragung blockiert worden ", sagt Xi - Cheng Zhang , Ph.D., Direktor des Zentrums für THz- Forschung am Rensselaer .
Dr. Zhang, J. Erik Jonsson der Professor für Informatik an der Rensselaer, ist der Hauptautor eines Papiers , in der Fachzeitschrift veröffentlicht werden Nature Photonics .Unter dem Titel " Broadband Terahertzwelle Fernerkundung , die kohärente Manipulation von Fluoreszenz von asymmetrisch ionisierte Gase , " das Papier beschreibt das neue System im Detail.
Die "Alles optische Technik" für die FernerkundungTHz verwendet laserinduzierte Fluoreszenz , im wesentlichen Fokussieren zwei Laserstrahlen miteinander in der Luft aus der Ferne erstellen , die ein Plasma mit einer erzeugten THz Welle zusammenwirkt. Die Plasmafluoreszenzträgt Information von einem Zielmaterialzu einem Detektor , wo es sofort gegenüber Materialspektrum im THz " Bibliothek " Ermöglichung sofortige Identifizierung eines Zielmaterials .
"Wir haben gezeigt , dass man eine 800 nm Laserstrahl und einer 400 nm Laserstrahl zusammen in die Luft zu konzentrieren, um aus der Ferne zu erstellen einen Plasma- Wechselwirkung mit der THz- Welle, und verwenden Sie den Plasma- Fluoreszenz , um die Information der THz- Welle zurück in die Förder lokale Detektor ", erklärt Dr. Zhang .
Wiederholt terroristische Bedrohungen und der vereitelte Heiligabend Bombardierung Versuch an Bord einer Fluggesellschaft Northwest gesteigertes Interesse bei der Entwicklung von THz Fernerkundungsmöglichkeiten, vor allem von Homeland Security und das Verteidigungsministerium , die viel von der Rensselaer Forschung finanziert haben .
Da THz-Strahlung überträgt durch fast alles, was nicht aus Metall oder Flüssigkeit , die Wellen "sehen" kann durch die meisten Materialien, die verwendet werden könnten, um Sprengstoffe oder andere gefährliche Materialien zu verbergen, wie Verpackungen, Wellpappe, Bekleidung, Schuhe, Rucksäcke und Schultaschen .
Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen , stellt THz-Strahlung wenig oder keine Gefahr für die Gesundheit . Jedoch kann die Technik Materialien, die in Körperhöhlen verborgen werden möglicherweise nicht detektieren.
"Unsere Technologie nicht für die Besitzer von einem afrikanischen Diamantenmine , die Interesse an dem System für Arbeitnehmer aus den Schmuggel von Diamanten aus durch Schlucken sie stoppen zu arbeiten ", sagt Dr. Zhang .
Obwohl die meisten der Forschung im Labor durchgeführt wurden, ist die Technologie, portable und schließlich könnte verwendet werden, zu überprüfen, Rucksäcke oder Gepäck in einem Flughafen verlassen für Explosivstoffe, andere gefährliche Materialien oder für illegale Drogen werden. Auf den Schlachtfeldern , könnte es zu erkennen , wo Sprengstoffe sind ausgeblendet.
Die Tatsache, dass jeder Stoff seine eigene einzigartige THz "Fingerabdruck" hat genau zeigen, welche Verbindung oder Verbindungen , die ausgeblendet sind , eine Fähigkeit , die erwartet wird , um mehrere wichtige und unerwartete Nutzen haben . Im Falle eines Chemieunfall zum Beispiel Fernerkundung könnte die Zusammensetzung des toxischen Mischung zu identifizieren. Seit Sensor entfernt ist, werden keine Einzelpersonen unnötig gefährdet werden.
" Ich glaube, ich kann vorhersagen , dass in ein paar Jahren , die THz Wissenschaft und Technologie wird mehr verfügbar und bereit für die Industrie- und Verteidigungs Nutzung werden ", prognostiziert Dr. Zhang .
Co -Autoren der Nature PhotonicsPapier sind Rensselaer Jingle Liu, Ph.D, Research Associate Professor Jianming Dai, und Professor See- Leang Chin von der Universität Laval in Quebec .
Quelle:
Marshall Hoffman
Rensselaer Polytechnic Institute