טכניקת הדמיה חדשה בתחום הטרה-הרץ

This post is also available in: English (אנגלית)

אנטנות אלקטרו-מגנטיות מסוגלות לאתר ולתעד גלים וליצור תמונות בתדרי רדיו בכמעט כל אורך גל,  מיקרוגל, אינפרה-אדום, נראה, ורנטגן. אבל קיים "שטח מת" בספקטרום, מפני שהטכנולוגיה עדיין אינה מפותחת מספיק כדי לאתר קרינה עם אורך גל בין 1 ל-0.3 מ"מ ותדר של בערך טרה-הרץ.

כדי להציע פיתרון לפער הטרה-הרץ, מפתחת קבוצת חוקרים מאוניברסיטת מונסטר בגרמניה טכניקת הדמיה חדשה ומהפכנית – חישה דחוסה – שאמורה להפוך חלק זה בספקטרום האלקטרו-מגנטי לנגיש יותר.

ישום הטכניקה לגלי טרה-הרץ עשוי לשנות את הדרך בה אנחנו רואים את העולם והיקום, ויש לו השלכות בתחום הביטחוני.

גלי טרה-הרץ עוברים דרך בגדים אבל לא דרך העור או דרך מתכות. אם היה ניתן להבחין בהם בעין, האנשים היו מופיעים ערומים, כאשר נראים עליהם רק מפתחות ומטבעות, או סכינים ואקדחים. תדרי טרה-הרץ קשים לאיתור מפני שהם ממוקמים על הספקטרום האלקטרו-מגנטי בין מיקרוגל לאור אינפרה-אדום, ויש הבדל משמעותי באופן שבו שני סוגי קרינה אלה ניתנים לאיתור.

גלי מיקרו, כמו גלי רדיו, נוצרים באמצעות האצת מטען קדימה ואחורה בתדירות מסוימת. לעומתם, גלי אינפרה-אדום כמו אור, נוצרים כתוצאה מכך שגורמים לאלקטרון בחומר המתאים לקפוץ בין שתי רמות אלקטרוניות, מה שמחולל אור אינפרה-אדום כשהאנרגיה הנדרשת זהה לזו של פוטון אינפרה-אדום. אותו תהליך אבל הפוך יכול לאתר פוטונים אינפרה-אדום.

קשה לייצר ולאתר גלי טרה-הרץ מפני שהם ממוקמים באמצע בו אף אחת מהטכניקות אינה פועלת מספיק טוב. מאתרי טרה-הרץ קיימים הם מסורבלים, יקרים, וקשה להתנהל איתם.

בשנים האחרונות, תופסת תאוצה בעולם ההדמיה טכניקת החישה הדחוסה, המאפשרת לפיקסל בודד לתעד תמונות ברזולוציה גבוהה, אפילו בתלת מימד. הטכנולוגיה פועלת באמצעות רנדומיזציה של האור המוחזר מהזירה ולאחר מכן תיעוד שלו באמצעות פיקסל בודד, כאשר מעבירים את האור דרך מערך דיגיטלי בשם מודולטור אוויר בחלל, המציג דפוס רנדומלי של פיקסלים שקופים ואטומים. תהליך הרנדומיזציה חוזר על עצמו ושדה האור מתועד שוב, כל התהליך חוזר על עצמו פעמים רבות ליצירת נקודות נתונים נוספות.

לפי technolopgyreview.comת בתחילה קשה לראות איך התהליך מסוגל לייצר תמונה, שהרי שדה האור הוא אקראי. אבל נקודות הנתונים אינם לגמרי אקראיות. אמנם כל אחת מהן נמצאת בקורלציה עם השאר כי כולן מגיעות מאותו מקור, הזירה המקורית. באמצעות איתור הקורלציה ניתן לייצר שוב את התמונה המקורית.

עד עכשיו, הדרך היחידה לייצר תמונה בדו-מימד היתה באמצעות שימוש במאתרי טרה-הרץ או סריקה של מאתר בודד קדימה ואחורה כדי למפות את שדה האור. אבל החישה הדחוסה מציעה חלופה: בעזרת מאתר טרה-הרץ בודד ניתן לתעד נקודות נתונים רבות באמצעות מודולטור אור בחלל שיוצר רנדומיזציה של אור טרה-הרץ. הדבר נכון לגבי אור נראה ואור אינפרה-אדום, ומספר קבוצות כבר הצליחו ליישם את הטכניקה.