Cientistas do Japanese Riken Institute anunciaram o desenvolvimento de um scanner portátil terahertz para testes não destrutivos de qualquer coisa, desde a análise de drogas até a inspeção de cargas e a busca de defeitos em estruturas metálicas. Os pesquisadores superaram as principais barreiras no caminho para um dispositivo do tamanho da palma da mão – conseguiram reduzir o tamanho e o consumo de energia da instalação.
Fonte da imagem: Riken
Os desenvolvedores há muito sonham em criar scanners terahertz compactos. Até recentemente, essas instalações ocupavam várias salas e exigiam muita energia. Ao mesmo tempo, a faixa de terahertz permite “olhar” os objetos até a análise de sua composição química com base em dados de absorção de comprimentos de onda. Os serviços de segurança também se alinharam para scanners terahertz. Eles prometem agilizar, simplificar e garantir os procedimentos de triagem de bagagens e cargas.
Cientistas do Riken Institute estudaram a questão da conversão da radiação infravermelha em terahertz. Lasers semicondutores podem ser tomados como base para tais instalações, que são adjacentes à miniaturização. Outra coisa é que por muito tempo os pesquisadores não conseguiram converter o feixe infravermelho em radiação terahertz de forma eficaz e sem perdas significativas.
Desde o início, os cientistas começaram a trabalhar com materiais como o niobato de lítio (LiNbO3). Este é um cristal não linear que é opticamente transparente para a faixa de comprimento de onda de 0,4-5,0 µm e pode converter frequências de entrada em frequências com um comprimento de onda diferente, razão pela qual este material é amplamente utilizado em optoeletrônica. A descoberta ocorreu quando os cientistas foram capazes de escolher a largura de pulso correta para a entrada do laser infravermelho próximo, de modo que a potência do feixe não se dissipasse no cristal, mas fosse convertida ao máximo em radiação terahertz.
A descoberta bem-sucedida permitiu aumentar a potência de saída em seis ordens de grandeza, mas as dimensões da instalação permaneceram inaceitáveis u200bu200bpara equipamentos manuais – algo em torno de um metro por metro de área de pouso. E então o cristal de niobato de lítio a granel foi substituído por um cristal de niobato de lítio fino com uma microestrutura modulada por polarização artificial, chamada de cristal de niobato de lítio periodicamente polarizado (PPLN). Esses cristais são geralmente usados na região da luz visível, mas quando combinados com um laser infravermelho com os pulsos de saída corretos, o próximo avanço foi alcançado – um scanner terahertz do tamanho da palma da mão.
Os cientistas preveem que, muito em breve, os robôs armados com esses scanners começarão a inspecionar edifícios, realizar buscas rápidas em centros de transporte, analisar a composição de medicamentos e alimentos e fazer uma série de outras coisas úteis sem a necessidade de usar equipamentos de raio-x, como antes. As negociações já estão em andamento com fabricantes de equipamentos, incluindo Ricoh, Topcon, Mitsubishi Electric e Hamamatsu Photonics.