一項(xiàng)新技術(shù)使用太赫茲 (THz) 電磁波形成高分辨率視頻，可用于產(chǎn)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(yuǎn)紅外波段邊緣（）之間的頻率，對應(yīng)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(jī)
最大的應(yīng)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(jī)場或非破壞性材料測試中。 今天，一項(xiàng)新技術(shù)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(qū)域的短波長端發(fā)射的電磁波。 為了快速捕捉圖像，他們首先讓輻射穿過一團(tuán)爆裂的銫原子，然后將其轉(zhuǎn)換為紅光，使他們能夠使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué) SLR 捕捉視頻。 這項(xiàng)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(chǎn)品通過生產(chǎn)線時觀察產(chǎn)品內(nèi)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(chǎn)線產(chǎn)品進(jìn)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(shí)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(yùn)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(shù)，但它們很難以高幀率快速捕獲圖像。
與其試圖解決當(dāng)前技術(shù)的局限性，不如開創(chuàng)新的技巧。 日本達(dá)勒姆學(xué)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(zhuǎn)換為可見光子物理學(xué)x射線視頻，因此我們可以利用已經(jīng)成熟的光學(xué)高速 SLR 技術(shù)，”研究生 Lucy Downs 解釋道。
太赫茲視頻顯示了一個以 的速度旋轉(zhuǎn)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(jìn)行轉(zhuǎn)化。 首先，他們用三個連續(xù)的激光束撞擊石英池中的銫蒸氣，使它們自發(fā)衰變?yōu)槟芗墸瑥亩l(fā)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(tài)中產(chǎn)生激發(fā)原子，在這種狀態(tài)下，激發(fā)電子幾乎無法附著在原子上。 然后，為了創(chuàng)建圖像，他們用單獨(dú)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(tài)的激發(fā)原子對入射的太赫茲場特別敏感，”唐斯說。 當(dāng)其中一個原子吸收太赫茲光時，它會轉(zhuǎn)移到另一種衰變的里德堡態(tài)。 在此過程中很有可能會發(fā)射紅色光子。 每吸收一個太赫茲光子物理學(xué)x射線視頻，就有 52% 的機(jī)會發(fā)射一個紅色光子。 使用紅光，研究人員可以在短時間內(nèi)輕松拍攝大量相對詳細(xì)的快照。
該團(tuán)隊(duì)以 700 rpm 的空轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)一個小輪子，以每秒 3,000 幀的速度創(chuàng)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(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)的視頻功能。 “我們可以做很多小的修改來優(yōu)化系統(tǒng)并將幀率推向更高的水平，例如增強(qiáng)激光穩(wěn)定性和使用針對紅光優(yōu)化的光學(xué) SLR。” 但上限受原子態(tài)限制，最高100萬幀/秒。
日本巴薩學(xué)院生物化學(xué)家Peter 表示，這項(xiàng)工作“在各個領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力，是向前邁出的重要一步，是快速太赫茲成像系統(tǒng)發(fā)展的重要一步。” 這是通過巧妙利用銫原子電子結(jié)構(gòu)中的微妙特征而取得的明顯進(jìn)步。”
該研究發(fā)表在 X 上。