การนำทางช่องว่างเทราเฮิรตซ์

ดูโปสเตอร์ในห้องเรียนที่แสดงให้เห็นการกวาดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่รังสีแกมมาไปจนถึงคลื่นวิทยุอย่างระมัดระวัง แล้วคุณจะพบแผ่นเล็กๆ แทรกอยู่ระหว่างอินฟราเรดและไมโครเวฟ เรียกว่าย่านฟาร์อินฟราเรด ซับมิลลิเมตร หรือเทราเฮิรตซ์ ซึ่งมีชื่อเรียกสั้นๆ ว่าช่วงความยาวคลื่นที่ทอดจาก 30 μ m (10 THz) ในช่วงอินฟราเรดกลาง ถึง 1–3 มม. (0.1–0.3 THz) ในโดเมนไมโครเวฟ 

แม้ว่าจะไม่ค่อย

โดดเด่นนักในโปสเตอร์เพื่อการศึกษาเหล่านี้ แต่ภูมิภาคนี้เป็นพื้นที่วิจัยมากมายสำหรับฟิสิกส์ทั้งในและนอกโลก แม้ว่าจะมีแหล่งไมโครเวฟและอินฟราเรดที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้หลายพันวัตต์ที่ความถี่เหล่านั้น แต่ก็ขาดแหล่งที่ทำงานได้ดีตลอดช่วงเทระเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม

จึงมักเรียกว่า “ช่องว่างเทระเฮิรตซ์” วัตถุดำที่ร้อนจะปล่อยไมโครวัตต์ที่ความถี่ระดับเทระเฮิรตซ์เท่านั้น ในขณะที่เทคโนโลยีไมโครเวฟไม่สามารถผลักให้ต่ำกว่าความยาวคลื่นมิลลิเมตรได้ง่ายๆ ดังนั้นจึงไม่ใช้วิธีสเปกโทรสโกปีแบบมาตรฐาน แต่ช่องว่างก็คุ้มค่าที่จะสำรวจ เป็นช่วงที่เหมาะสมในการตรวจสอบ

คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ แลตทิซ และควอนตัมในสสารควบแน่น และเพื่อตรวจสอบโมเลกุลขนาดใหญ่ รองรับการใช้งานในชีวเวชศาสตร์ ในระบบรักษาความปลอดภัย และในการศึกษางานศิลปะ นอกห้องทดลอง รังสีเทอร์เฮิร์ตซ์มีความเกี่ยวข้องกับพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก (CMB) และปรากฏการณ์

ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์อื่นๆทำด้วยไมโครวัตต์และมิลลิวัตต์ โชคดีที่เมื่อนักวิทยาศาสตร์เห็นช่องว่างในการทำความเข้าใจ พวกเขาจึงดำดิ่งลงไปทันที นับตั้งแต่ทศวรรษที่ 1960 นักวิจัยได้ค้นพบวิธีเพื่อให้ได้สเปกตรัมเทระเฮิรตซ์คุณภาพสูงโดยใช้  ในอุปกรณ์นี้ แหล่งความร้อนจะส่งพลังงานระดับไมโครวัตต์

ของเทอร์เฮิร์ตซ์ไปยังตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ซึ่งสะท้อนหรือส่งผ่าน จากนั้น ลำแสงจะแบ่งออกเป็นสองส่วนและแต่ละส่วนจะสะท้อนจากกระจก จากนั้นลำแสงจะรวมกันอีกครั้ง และเครื่องตรวจจับจะวัดสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นเมื่อกระจกบานหนึ่งเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับอีกบานหนึ่ง 

การวิเคราะห์

ฟูเรียร์ของอินเตอร์เฟอโรแกรมนี้ให้สเปกตรัมความถี่เฉพาะสำหรับตัวอย่างที่มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงกว่าในสเปกโตรมิเตอร์ทั่วไป วิธีการทั่วไปอีกวิธีหนึ่งในการสร้างแหล่งกำเนิดเทราเฮิรตซ์  ซึ่งให้พลังงานที่มากกว่า คือการปั๊มสถานะการสั่นสะเทือนของตัวกลางอินทรีย์ระดับโมเลกุล 

เช่น เมทานอล (CH 3 OH )ด้วยแสงด้วยเลเซอร์ CO 2 สิ่งนี้กระตุ้นระดับย่อยของการหมุนเวียนของโมเลกุลที่ปล่อยเส้นเลเซอร์ที่แยกจากกันเป็นเทราเฮิรตซ์ สื่อต่างๆ ให้สายหลายร้อยเส้นที่กำลังมิลลิวัตต์ ซึ่งให้ข้อมูลที่แม่นยำในช่วงกว้างตั้งแต่ทศวรรษที่ 1960 และ 1970 ในห้องทดลองของฉันและห้องอื่นๆ 

เครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบฟูริเยร์ระดับเทราเฮิร์ตซ์และเลเซอร์แบบปั๊มได้ตรวจวัดสารกึ่งตัวนำและโครงสร้างนาโน สารตัวนำยิ่งยวด วัสดุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน น้ำในรูปของเหลวและไอระเหย และสารชีวโมเลกุล แต่เมื่อเร็วๆ นี้ การวิจัยในห้องปฏิบัติการได้รับการปรับปรุงโดยแหล่งเทอร์ราเฮิรตซ์ใหม่

ที่ทรงพลังซึ่งใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ ( ดูในเดือนมิถุนายน 2016 ) และบนซินโครตรอนและเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ แท้จริงแล้ว จากการศึกษาทางบรรณานุกรมในปี 2014 แห่งมหาวิทยาลัย ในออสเตรเลีย จำนวนเอกสารที่ตีพิมพ์ที่มีคำว่า “terahertz” ในบทคัดย่อ ชื่อเรื่อง หรือคำหลักเพิ่มขึ้น

การวิจัย

ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาบนยานอวกาศที่ความถี่ระดับเทระเฮิรตซ์ เช่น การวัดความผันผวนของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก เกิดขึ้นได้ด้วยเครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อนซึ่งได้รับการทำให้เย็นลงด้วยความเย็นเพื่อลดเสียงรบกวน เช่นเดียวกับในโครงการ  COBE และ  พลังค์ 

เครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อนยังมีความสำคัญต่อสเปกโทรสโกปีการแปลงฟูริเยร์ระดับเทราเฮิร์ตซ์ในห้องปฏิบัติการที่ใช้ไมโครวัตต์จากแหล่งความร้อน อีกแนวทางหนึ่งสำหรับเทราเฮิร์ตซ์สเปกโทรสโกปีคือการพัฒนาแหล่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เลเซอร์แบบปั๊มด้วยแสง (ดูข้อความหลัก) สร้างมิลลิวัตต์

ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานจำนวนมาก แต่ต้องใช้เลเซอร์ CO 2และไม่ครอบคลุมความถี่ต่อเนื่อง ไม่เหมือนกับตัวเครื่องสีดำ แหล่งที่มาที่มีประสิทธิภาพอื่น ๆ มีข้อจำกัดที่แตกต่างกันเป็นโครงสร้างนาโนของเซมิคอนดักเตอร์ที่ให้กำลังสูงกว่า แต่ที่ความถี่คงที่และอยู่ภายใต้การทำความเย็นด้วยความเย็น 

กระดาษล่าสุดหนึ่งฉบับอธิบายถึง พลังงานสูงสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น กล้องจุลทรรศน์ขนาดเทราเฮิร์ตซ์มีจำหน่ายที่ส่วนกลาง แหล่งกำเนิดประเภทหนึ่งสร้างคลื่นเทราเฮิรตซ์อันทรงพลังในเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ โดยที่ลำแสงของอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพจะเคลื่อนที่

ผ่านการจัดเรียงตัวของแม่เหล็กที่มีขั้วสลับกัน สิ่งนี้ทำให้อิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่กระดิกตามขวาง ซึ่งสร้างโฟตอนแบบสีเดียวซึ่งสามารถปรับความถี่ได้โดยการเปลี่ยนความเร็วของอิเล็กตรอนหรือสนามแม่เหล็ก และทำให้สอดคล้องกันโดยการกักกันไว้ในโพรง ตัวอย่างเช่นเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ

ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา สร้างกิโลวัตต์ในโนโวซีบีร์สค์ ประเทศรัสเซีย ทำงานตั้งแต่ รังสีเทอร์ราเฮิรตซ์กำลังสูงยังถูกสร้างโดยอิเล็กตรอนที่หมุนเวียนอยู่ในวงแหวนกักเก็บซินโครตรอน แหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนแห่งชาติที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ในนิวยอร์ก รักษาลำแสง

ที่ให้พลังงานบรอดแบนด์ 100 mW ที่ความถี่สูงกว่า 0.15 THz ครอบคลุมช่วง terahertz ขึ้นไป และทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดสำหรับ ลำแสงที่ซินโครตรอนอีกเครื่องหนึ่งซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงของแคนาดาที่มหาวิทยาลัยซัสแคตเชวันในซัสคาทูน ยังครอบคลุมช่วงเทระเฮิรตซ์ที่ความสว่างสูงเป็นแหล่งกำเนิดสำหรับฟูริเยร์-ทรานส์ฟอร์มสเปกโตรเมตรีและกล้องจุลทรรศน์เทระเฮิรตซ์

credit: iwebjujuy.com lesrained.com IowaIndependentsBlog.com generic-ordercialis.com berbecuta.com Chloroquine-Phosphate.com omiya-love.com canadalevitra-20mg.com catterylilith.com lucianaclere.com