Geavanceerde THz imaging camera onthult hoge-resolutie interne beelden van vaste objecten

Een team heeft een non-lineaire camera ontwikkeld die in staat is om hoge-resolutie beelden van het interieur van vaste objecten vast te leggen met behulp van terahertz (THz) elektromagnetische golven. Beelden geproduceerd met THz-straling worden hyperspectraal genoemd omdat het beeld bestaat uit pixels, elk bevattend de elektromagnetische handtekening van het object in dat punt.

Liggend tussen microwaves en infrarood in het elektromagnetische spectrum, penetreert THz-straling materialen zoals papier, kleding en plastic op dezelfde manier als X-stralen maar zonder schadelijk te zijn. Het is veilig om te gebruiken met zelfs de meest kwetsbare biologische monsters. THz-imaging maakt het mogelijk om de moleculaire samenstelling van objecten te zien en te differentiëren tussen verschillende materialen zoals suiker en cocaine, bijvoorbeeld.

De vingerafdruk van alle details van het beeld wordt op zo'n manier bewaard dat de aard van het object in vol detail onderzocht kan worden. Tot nu toe waren camera's in staat om een hyperspectraal beeld vast te leggen met fijne details onthuld door THz-straling niet mogelijk geacht.

Het team gebruikte een single-pixel camera om monsterobjecten te imageren met patronen van THz-licht. De prototype kan detecteren hoe het object verschillende patronen van THz-licht altereert. Door deze informatie te combineren met de vorm van elk oorspronkelijk patroon, onthult de camera het beeld van een object alsook zijn chemische samenstelling.

Bronnen van THz-straling zijn erg zwak en hyperspectrale imaging had, tot nu toe, beperkte fidelity. Om dit te overwinnen, scheen het team een standaard laser op een uniek non-lineair materiaal capabel van het converteren van zichtbaar licht naar THz. De prototype camera creëert THz elektromagnetische golven heel dicht bij het monster, vergelijkbaar met hoe een microscoop werkt. Aangezien THz-golven door een object heen kunnen reizen zonder het te beïnvloeden, onthullen de resulterende beelden de vorm en samenstelling van objecten in drie dimensies.

De volgende fase van onderzoek zal zijn in het versnellen van het beeldherstelproces en het toepassen van THz-camera's op real-world toepassingen zoals luchthavenbeveiliging, intelligente auto-sensoren, kwaliteitscontrole in productie, en scanners om gezondheidsproblemen zoals huidkanker te detecteren.