Ads Top


Gelombang Terahertz Broadband, Pemindai Bahan Peledak Masa Depan

Para peneliti di University of Rochester Institute of Optics telah menunjukkan bahwa microplasma laser yang dihasilkan di udara dapat digunakan sebagai sumber radiasi terahertz broadband. Mereka menunjukkan bahwa pendekatan untuk menghasilkan gelombang terahertz menggunakan pulsa laser intens di udara dapat dilakukan dengan laser daya yang jauh lebih rendah, tantangan besar sampai saat ini. Mereka telah mengeksploitasi fisika yang mendasari untuk mengurangi kekuatan laser yang diperlukan untuk pembangkit plasma.

Pada tahun 1993, para ilmuwan pertama kali merintis sebuah percobaan dalam melakukan pendekatan untuk menghasilkan gelombang Terahertz menggunakan pulsa laser intens di udara. Para ilmuwan saat itu menggunakan laser dengan daya yang jauh lebih rendah. Fabrizio Buccheri dan Xi-Cheng Zhang menulis sebuah makalah yang di terbitkan pekan ini di Optica dimana tulisan tersebut menjelaskan bahwa mereka mengeksploitasi fisika dasar dalam mengurangi kekuatan laser yang diperlukan untuk pembangkit plasma. ini merupakan potensi yang bisa dikembangkan dalam penerapan dan pemantauan bahan peledak ataupun obat-obatan.

Dalam fisika, radiasi Terahertz - juga dikenal sebagai radiasi submillimeter, gelombang Terahertz, frekuensi sangat tinggi, T-rays, T-waves, T-light, T-lux atau THz - terdiri dari gelombang elektromagnetik dalam ITU-band frekuensi dari 0,3-3 Terahertz (THz; 1 THz = 1012 Hz). Panjang gelombang radiasi di band Terahertz Sejalan berkisar dari 1 mm sampai 0,1 mm (atau 100 m). Karena radiasi Terahertz dimulai pada panjang gelombang satu milimeter dan selama proses menghasilkan panjang gelombang yang lebih pendek, kadang-kadang dikenal sebagai band submillimeter, dan radiasi gelombang submillimeter, terutama dalam astronomi.




Radiasi terahertz broadband menempati jalan tengah antara gelombang mikro dan gelombang cahaya inframerah yang dikenal sebagai kesenjangan Terahertz, di mana teknologi untuk generasi dan manipulasi adalah dalam masa pertumbuhan. Ini merupakan wilayah di mana spektrum elektromagnetik frekuensi radiasi elektromagnetik menjadi terlalu tinggi untuk diukur secara digital melalui counter elektronik, sehingga harus diukur dengan proxy menggunakan sifat-sifat gelombang dan energi. Demikian pula, generasi dan modulasi sinyal elektromagnetik koheren dalam rentang frekuensi ini menjadi tidak dimungkinkan oleh perangkat elektronik konvensional yang digunakan untuk menghasilkan gelombang radio dan gelombang mikro, yang membutuhkan pengembangan perangkat baru dan teknik.

Gelombang Radiasi Terahertz Broadband


Penerapan untuk radiasi terahertz dalam bentuk radiasi elektromagnetik pada frekuensinya dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu pencitraan dan spektroskopi. Pencitraan menggunakan gelombang Terahertz yang mirip dengan pencitraan menggunakan sinar-X, tetapi tidak seperti sinar-X, ini bukan bentuk radiasi ionisasi. Pencitraan dengan Terahertz dapat memungkinkan kita untuk melihat di bawah lapisan lukisan. Untuk aplikasi pencitraan, kisaran sempit frekuensi Terahertz sangat diperlukan. ini dapat dihasilkan dengan menggunakan perangkat Terahertz tertentu, seperti dioda atau laser. Namun, untuk aplikasi spektroskopi, dapat diterapkan seperti menganalisis makanan beracun atau bagasi untuk obat atau bahan peledak. Radiasi Terahertz sebisa mungkin harus menjadi seperti broadband. Artinya, mengandung gelombang berbagai frekuensi yang berbeda dalam rentang Terahertz. Untuk membuat hal tersebut dapat terjadi, plasma memang diperlukan.

Spektroskopi bekerja dengan cara melihat di mana frekuensi yang diserap oleh bahan-bahan tertentu. Bahan yang berbeda memiliki spektrum yang berbeda. Mereka memiliki puncak dan palung pada frekuensi yang berbeda. Tapi tergantung pada resolusi spektral, fitur ini mungkin terlihat sangat mirip untuk bahan yang berbeda. Spektroskopi bekerja seperti mengambil sebuah gambar. Jika kamera memiliki resolusi rendah, gambar yang dihasilkan mungkin kabur dan objek sulit untuk diidentifikasi.

Spektroskopi Terahertz bekerja dengan mendeteksi dan mengontrol sifat materi dengan medan elektromagnetik yang berada di rentang frekuensi antara beberapa ratus gigahertz dan beberapa Terahertz (disingkat THz). Dalam sistem banyak-tubuh, beberapa keberadaan yang relevan memiliki perbedaan energi yang cocok dengan energi dari foton THz. Oleh karena itu, spektroskopi THz menyediakan metode yang sangat kuat dalam menyelesaikan dan mengendalikan transisi individu antara keberadaan banyak-tubuh yang berbeda. Dengan melakukan ini, salah satu keuntungan wawasan baru tentang kinetika kuantum banyak-tubuh dan bagaimana yang dapat dimanfaatkan dalam mengembangkan teknologi baru yang dioptimalkan untuk tingkat kuantum dasar.

Teori banyak-tubuh (many-body theory) merupakan daerah fisika yang menyediakan kerangka untuk memahami perilaku kolektif kumpulan besar partikel berinteraksi. Secara umum, teori banyak-tubuh berkaitan dengan efek yang menampakkan diri hanya dalam sistem yang mengandung sejumlah besar konstituen. Sementara hukum-hukum fisika yang mendasari yang mengatur gerak setiap partikel individu mungkin (atau tidak mungkin) sederhana, studi tentang koleksi partikel bisa sangat kompleks. Dalam beberapa kasus kemunculan fenomena yang kemungkinan timbul yang sedikit memiliki kemiripan dengan hukum dasar yang mendasari.

Eksitasi elektronik yang berbeda dalam semikonduktor sudah banyak digunakan dalam laser, komponen elektronik, komputer, untuk menyebutkan beberapa. Pada saat yang sama, mereka merupakan sistem banyak-tubuh yang menarik yang sifat kuantum dapat dimodifikasi, misalnya, melalui desain struktur nano. Akibatnya, spektroskopi THz pada semikonduktor relevan dalam mengungkapkan kedua potensi teknologi baru struktur nano serta dalam mengeksplorasi sifat dasar sistem banyak-tubuh secara terkendali.

Pendekatan Dua Warna Gelombang Terahertz Broadband


Sampai saat ini, pendekatan untuk menggunakan plasma sebagai sumber broadband dari Terahertz telah umum digunakan sebagai plasma memanjang yang dihasilkan dengan menggabungkan bersama dari dua sinar laser dari frekuensi warna yang berbeda. Teknik ini, biasanya disebut sebagai "dua warna" pendekatan, membutuhkan laser mahal dan kuat. "Satu warna" pendekatan menggunakan frekuensi laser tunggal untuk menghasilkan plasma. Meski teknik seperti ini dahulu pernah dipelopori oleh Harald Hamster dan rekannya pada tahun 1993, namun tidak dieksplorasi lebih lanjut sampai pada saat ini dimana Buccheri dan Zhang telah memulainya kembali.

Dalam mengidentifikasikan dua bahan yang berbeda, puluhan gelombang Terahertz harus bisa dibandingkan nilai spektrumnya, bahkan harus bisa digunakan pada resolusi spektral yang lebih rendah. Namun jika hanya menggunakan satu gelombang Terahertz, kemungkinan untuk bisa membedakan dua bahan yang berbeda akan sulit karena fitur yang dimiliki hanya satu dalam spektrum.

Dalam penelitian tersebut Buccheri mampu memanfaatkan fisika untuk menggunakan energi laser yang lebih rendah dari yang diperkirakan sebelumnya mungkin untuk menghasilkan gelombang Terahertz broadband di udara. Caranya adalah untuk menggantikan plasma memanjang, dengan panjang mulai dari beberapa milimeter sampai beberapa sentimeter, dengan microplasma, sekitar lebar rambut manusia. Ia berpikir bahwa fine tuning jenis laser yang digunakan dan mengubah udara untuk gas yang berbeda bisa mengaktifkan kekuatan operasi yang lebih rendah.

Keuntungan dari pendekatan satu warna untuk menghasilkan radiasi terahertz broadband adalah kenyataan bahwa gelombang Terahertz merambat dalam arah yang berbeda dengan sinar laser. Sebagai contoh, hal ini berpotensi membuat lebih mudah dalam menyambung gelombang Terahertz dengan gelombang pandu pada microchip.

Referensi

Generating broadband terahertz radiation from a microplasma in air,  April 24, 2015,  by University of Rochester.

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.