一項新技術使用太赫茲 (THz) 電磁波形成高分辨率視頻，可用于產品的無損檢測。
太赫茲輻射，也稱為太赫茲波或太赫茲，包括頻率為 0.3 至 3 THz 的電磁波。 適用于電磁輻射毫米波段高頻邊緣（）和低頻遠紅外波段邊緣（）之間的頻率，對應的波長輻射范圍為1mm~0.1mm。頻帶（或100μm），故又稱“亞毫米波段”。 前綴“tera”表示 00 或 10^12。
太赫茲相機
最大的應用之一是作為 X 射線的安全、無損替代品。 太赫茲輻射可用于各種成像目的，例如在機場或非破壞性材料測試中。 今天，一項新技術將其用于高速視頻。
研究人員使用所謂的太赫茲輻射以每秒 3,000 幀的速度制作視頻，太赫茲輻射是在電磁波譜紅外區域的短波長端發射的電磁波。 為了快速捕捉圖像，他們首先讓輻射穿過一團爆裂的銫原子，然后將其轉換為紅光，使他們能夠使用標準光學 SLR 捕捉視頻。 這項工作為非侵入式成像開辟了一條新途徑，有可能使工程師能夠在產品通過生產線時觀察產品內部。
理論上，太赫茲信號（波長大約在 30 微米到 3 毫米之間）非常適合對生產線產品進行無損檢測。 這種電磁波可以穿過織物、塑料和紙張，但它們不會電離，這意味著，與 X 射線不同，它們攜帶的能量不足以從原子和分子中消除電子。 但實際上，與更短和更長的波長相比，這個波長范圍很難測量。 此外，與電磁頻譜的其他部分相比，太赫茲源通常以較低的功率運行，并且太赫茲探測器的靈敏度較低。 雖然存在太赫茲成像技術，但它們很難以高幀率快速捕獲圖像。
與其試圖解決當前技術的局限性，不如開創新的技巧。 日本達勒姆學院的凱文韋瑟爾和他的朋友嘗試了另一種方法。 “我們將太赫茲光子轉換為可見光子物理學x射線視頻，因此我們可以利用已經成熟的光學高速 SLR 技術，”研究生 Lucy Downs 解釋道。
太赫茲視頻顯示了一個以 的速度旋轉的小輪子，其中包含許多槽，以前所未有的每秒 3000 幀的速度捕獲視頻。
研究小組使用銫原子進行轉化。 首先，他們用三個連續的激光束撞擊石英池中的銫蒸氣，使它們自發衰變為能級，從而爆發出原子。 研究小組選擇了一種激光頻率，可以在所謂的里德堡態中產生激發原子，在這種狀態下，激發電子幾乎無法附著在原子上。 然后，為了創建圖像，他們用單獨的太赫茲光束照亮連接的物體，并使“陰影圖像”撞擊一陣銫蒸氣。
“里德堡態的激發原子對入射的太赫茲場特別敏感，”唐斯說。 當其中一個原子吸收太赫茲光時，它會轉移到另一種衰變的里德堡態。 在此過程中很有可能會發射紅色光子。 每吸收一個太赫茲光子物理學x射線視頻，就有 52% 的機會發射一個紅色光子。 使用紅光，研究人員可以在短時間內輕松拍攝大量相對詳細的快照。
該團隊以 700 rpm 的空轉速度旋轉一個小輪子，以每秒 3,000 幀的速度創建視頻，太赫茲光穿過輪輻之間的間隙。 他們還以每秒 500 幀的速度拍攝下落的水滴。
太赫茲視頻顯示水滴以每秒 500 幀的速度落下。
Downs 說，該團隊計劃進一步改進系統的視頻功能。 “我們可以做很多小的修改來優化系統并將幀率推向更高的水平，例如增強激光穩定性和使用針對紅光優化的光學 SLR。” 但上限受原子態限制，最高100萬幀/秒。
日本巴薩學院生物化學家Peter 表示，這項工作“在各個領域都具有巨大的應用潛力，是向前邁出的重要一步，是快速太赫茲成像系統發展的重要一步。” 這是通過巧妙利用銫原子電子結構中的微妙特征而取得的明顯進步。”
該研究發表在 X 上。