Nowatorski terahercowy wykrywacz materiałów niebezpiecznych

Nowatorski terahercowy wykrywacz materiałów niebezpiecznych

Benjamin Clough z Rensselaer Polytechnic Institute opracował nowatorską metodę ‘podsłuchiwania’ terahercowych informacji ukrytych w falach akustycznych towarzyszących rozbłyskom plazmy. Opracował on technikę, dzięki falom dźwiękowym zwiększa odległości z której można wykorzystać technologię terahercową do zdalnego wykrywania ukrytych materiałów wybuchowych, chemikaliów oraz innych niebezpiecznych materiałów.

Rensselaer Center for Terahertz Research jest jedną z najaktywniejszych na świecie grup badających zastosowanie technologii fal terahercowych w ochronie i zabezpieczeniach. Czujniki bazujące na tej technologii są w stanie identyfikować unikalne terahercowe ‘odciski’ ukrytych materiałów. Pasmo terahercowe znajduje się pomiędzy podczerwonym a mikrofalowym, a w odróżnieniu od promieniowania rentgenowskiego i mikrofalowego jest zupełnie nieszkodliwe dla ludzi.

Jednakże zasadniczym ograniczeniem tej technologii jest krótki jej zasięg działania. Wilgoć obecne w powietrzu absorbuje promieniowanie terahercowe osłabiając sygnał, a w konsekwencji możliwości sensoryczne.

Opracowane przez Clougha rozwiązanie opiera się na wykorzystaniu fal dźwiękowych do zdalnego ‘nasłuchiwania’ sygnałów terahercowych z dalszej odległości. Skupiając dwie wiązki laserowe w powietrzu tworzy się niewielki rozbłysk plazmy, który z kolei generuje terahercowe impulsy. Inna para laserów wymierzona jest w punkt w sąsiedztwie celu po to, by wytworzyć drugi rozbłysk plazmy umożliwiający wykrycie terahercowych impulsów po ich reakcji z badanym materiałem. Ta plazma ‘detekcyjna’ generuje w toku jonizacji powietrza wale dźwiękowe. Clough odkrył, że dzięki wykorzystaniu czułych mikrofonów do ‘podsłuchiwania’ plazmy, mógłby on wykryć informacje z fali terahercowej ukrytej w falach dźwiękowych. Taka informacja dźwiękowa mogłaby następnie zostać przetworzona na dane cyfrowe i skonfrontowana z biblioteką znanych terahercowych ‘odcisków’ po to, by określić chemiczny skład badanego materiału.

Jak dotąd, Clough zademonstrował możliwość zastosowania fal dźwiękowych do identyfikacji terahercowych ‘odcisków’ z odległości kilku metrów. Inną zaletą tego rozwiązania jest to, że nie wymaga ona by badany obiekt znajdował się w zasięgu wzroku.

Wśród potencjalnych zastosowań nowego systemu twórcy wymieniają przede wszystkim: monitorowanie warunków atmosferycznych, monitorowanie emisji dymu z komina, badanie podejrzanych pakunków albo wykrywanie min; wszystko z bezpiecznej odległości.

Clough jest jednym z trzech finalistów wartej 30 tysięcy dolarów nagrody Lemelson-MIT Rensselaer Student Prize 2011.

(lk)