一项新技术使用太赫兹 (THz) 电磁波形成高分辨率视频，可用于产品的无损检测。
太赫兹辐射，也称为太赫兹波或太赫兹，包括频率为 0.3 至 3 THz 的电磁波。 适用于电磁辐射毫米波段高频边缘（）和低频远红外波段边缘（）之间的频率，对应的波长辐射范围为1mm~0.1mm。频带（或100μm），故又称“亚毫米波段”。 前缀“tera”表示 00 或 10^12。
太赫兹相机
最大的应用之一是作为 X 射线的安全、无损替代品。 太赫兹辐射可用于各种成像目的，例如在机场或非破坏性材料测试中。 今天，一项新技术将其用于高速视频。
研究人员使用所谓的太赫兹辐射以每秒 3,000 帧的速度制作视频，太赫兹辐射是在电磁波谱红外区域的短波长端发射的电磁波。 为了快速捕捉图像，他们首先让辐射穿过一团爆裂的铯原子，然后将其转换为红光，使他们能够使用标准光学 SLR 捕捉视频。 这项工作为非侵入式成像开辟了一条新途径，有可能使工程师能够在产品通过生产线时观察产品内部。
理论上，太赫兹信号（波长大约在 30 微米到 3 毫米之间）非常适合对生产线产品进行无损检测。 这种电磁波可以穿过织物、塑料和纸张，但它们不会电离，这意味着，与 X 射线不同，它们携带的能量不足以从原子和分子中消除电子。 但实际上，与更短和更长的波长相比，这个波长范围很难测量。 此外，与电磁频谱的其他部分相比，太赫兹源通常以较低的功率运行，并且太赫兹探测器的灵敏度较低。 虽然存在太赫兹成像技术，但它们很难以高帧率快速捕获图像。
与其试图解决当前技术的局限性，不如开创新的技巧。 日本达勒姆学院的凯文韦瑟尔和他的朋友尝试了另一种方法。 “我们将太赫兹光子转换为可见光子物理学x射线视频，因此我们可以利用已经成熟的光学高速 SLR 技术，”研究生 Lucy Downs 解释道。
太赫兹视频显示了一个以 的速度旋转的小轮子，其中包含许多槽，以前所未有的每秒 3000 帧的速度捕获视频。
研究小组使用铯原子进行转化。 首先，他们用三个连续的激光束撞击石英池中的铯蒸气，使它们自发衰变为能级，从而爆发出原子。 研究小组选择了一种激光频率，可以在所谓的里德堡态中产生激发原子，在这种状态下，激发电子几乎无法附着在原子上。 然后，为了创建图像，他们用单独的太赫兹光束照亮连接的物体，并使“阴影图像”撞击一阵铯蒸气。
“里德堡态的激发原子对入射的太赫兹场特别敏感，”唐斯说。 当其中一个原子吸收太赫兹光时，它会转移到另一种衰变的里德堡态。 在此过程中很有可能会发射红色光子。 每吸收一个太赫兹光子物理学x射线视频，就有 52% 的机会发射一个红色光子。 使用红光，研究人员可以在短时间内轻松拍摄大量相对详细的快照。
该团队以 700 rpm 的空转速度旋转一个小轮子，以每秒 3,000 帧的速度创建视频，太赫兹光穿过轮辐之间的间隙。 他们还以每秒 500 帧的速度拍摄下落的水滴。
太赫兹视频显示水滴以每秒 500 帧的速度落下。
Downs 说，该团队计划进一步改进系统的视频功能。 “我们可以做很多小的修改来优化系统并将帧率推向更高的水平，例如增强激光稳定性和使用针对红光优化的光学 SLR。” 但上限受原子态限制，最高100万帧/秒。
日本巴萨学院生物化学家Peter 表示，这项工作“在各个领域都具有巨大的应用潜力，是向前迈出的重要一步，是快速太赫兹成像系统发展的重要一步。” 这是通过巧妙利用铯原子电子结构中的微妙特征而取得的明显进步。”
该研究发表在 X 上。