太赫兹相机使用激光模式“看到内部”的物体-太赫兹成像可以揭示微小的隐藏特征的生物。

 

苏塞克斯大学的一组物理学家成功研制出第一台能够利用太赫兹(THz)辐射捕捉固体物体内部高分辨率图像的非线性相机。天富平台登录

 

在突发光子学(EPic)实验室的Marco Peccianti教授的带领下，Luana Olivieri、Juan S. Totero Gongora博士和一组研究学生建造了一种新型太赫兹相机，能够以前所未有的精度探测太赫兹电磁波。

 

使用太赫兹辐射产生的图像被称为“高光谱”，因为图像由像素组成，每个像素都包含该点上物体的电磁特征。

 

在电磁光谱中处于微波和红外线之间的太赫兹辐射，像x射线一样，很容易穿透纸张、衣服和塑料等材料，但并不有害。即使是最精细的生物样本也可以安全使用。太赫兹成像技术使人们能够“看到”物体的分子组成，并区分不同的物质，例如糖和可卡因。

 

时间分辨非线性鬼影成像摄像机

 

时间分辨非线性鬼影成像摄像机使用非线性晶体将标准激光转换成太赫兹模式，允许使用单个太赫兹像素重建复杂的样本。资料来源:萨塞克斯大学

 

在解释这一成就的意义时，佩奇安蒂教授说:“使用太赫兹相机的核心挑战不是如何收集图像，而是如何保存物体的光谱指纹，因为它们很容易被你的技术破坏。”这就是我们成就的重要性所在。图像中所有细节的指纹被保存下来，这样我们就可以详细地研究物体的性质。”

 

到目前为止，能够捕捉到高光谱图像并保留太赫兹辐射所揭示的所有细节的相机被认为是不可能的。天富平台登录

 

EPic实验室团队使用单像素相机对样品物体进行THz光模式成像。他们建造的原型可以探测物体如何改变THz光的不同模式。通过将这些信息与每个原始图案的形状结合起来，照相机就能显示出物体的图像以及它的化学成分。

 

太赫兹辐射源非常微弱，高光谱成像到目前为止的保真度有限。为了克服这个问题，苏塞克斯的研究小组将一束标准激光照射到一种独特的非线性材料上，这种材料能够将可见光转换成太赫兹。原型相机在非常接近样品的地方产生THz电磁波，类似于显微镜的工作原理。由于太赫兹波可以直接穿过一个物体而不影响它，由此产生的图像显示了物体的三维形状和组成。

 

托特罗·贡戈拉博士说:“这是向前迈出的一大步，因为我们已经证明了我们之前理论研究中探索的所有可能性不仅是可行的，而且我们的相机比我们预想的还要好用。”在构建我们的设备时，我们发现了几种优化成像过程的方法，现在这项技术稳定且运行良好。我们研究的下一个阶段将是加快图像重建过程，使我们更接近于将太赫兹相机应用于实际应用;比如机场安检、智能汽车传感器、制造中的质量控制，甚至还有检测健康问题(比如皮肤癌)的扫描仪。”