L’imagerie TeraHertz et ses utilisations originales

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Imaginez être capable de lire des documents historiques, dont les couches profondes peuvent se désintégrer en cas de contact, mais sans les toucher. Ou avoir un scanner d’aéroport portatif qui permet de rechercher les personnes armées ou ayant des intentions malveillantes. L'imagerie Terahertz (THz) a la capacité de fournir ces machines de rêve...

L'imagerie TeraHertz tire profit d'une durée spécifique du spectre électromagnétique qui est transparent pour un grand nombre de matériaux non conducteurs électriquement. La radiation d'une longueur d'onde comprise entre 0,1 et 1 millimètre correspond à une fréquence d'environ un TeraHertz (un hertz milliards de dollars) et est appelé la région de THz (voir figure ci-dessous pour avoir une idée de THz par rapport à d'autres sources de rayonnement).

Image de fréquence TeraHertz

Les matériaux tels que le papier, les plastiques, le cuir, les tissus et autres matériaux composites sont transparents pour le rayonnement THz. L’imagerie THz peut être utilisée pour le contrôle et l'analyse de la structure interne ou des surfaces limites d'une large gamme de matériaux technologiquement et historiquement importants.

Bien qu'il existe de nombreuses applications pour la technologie THz, les coûts élevés de l'obtention des sources nécessaires avaient entravé l'avancement de la recherche jusqu'à récemment. Mais les nouvelles innovations tels que l'oscillateur (OPO) ou la technologie paramétrique optique ont permis des résultats assez rentables et intéressants. Ces innovations ont notamment permis des améliorations et des avancées dans le domaine de la recherche.

Puisque le rayonnement THz est moins énergique par rapport à un rayonnement comme les rayons X ionisants, il ne provoque aucune modification de la structure chimique des substances étudiées. Par conséquent, le rayonnement THz est inoffensif pour la santé, qui est un avantage significatif par rapport à d'autres méthodes d'imagerie. De plus, pour la résolution spatiale améliorée qui peut être obtenue avec les systèmes THz par rapport aux systèmes d'ondes millimétriques de plus grande longueur d'onde, les sources THz sont idéales pour de nombreuses applications.

Certaines applications intéressantes des sources THz sont :

  • Imagerie des objets cachés dans des matériaux de vêtements et détermination de la composition de bio-agents chimiques ; détection des explosifs et des substances interdites
  • L'analyse des images d'objets anciens
  • Inspection d'emballage dans l'industrie alimentaire
  • L'analyse non-destructive de matériaux composites non métalliques
  • Mesure de l'épaisseur de la couche de matériaux électroniques,
  • Analyse des fréquences de transition dans les molécules et de la spectroscopie

Exemple d'imagerie d'objets cachés ci-dessous.

Exemples d'objets que l'on pourrait détecter avec un appareil à fréquence TeraHertz

L’analyse du ministère de la photonique et de l'ingénierie au Centre Danois pour les Infrastructures Laser montre comment l'imagerie THz peut sonder les différentes couches d'un matériau.

Exemple des couches de matériau que l'on pourrait dépasser avec le TeraHertz

Une autre application éducative de l'imagerie THz est l'étude de la structure interne des peintures historiques pour comprendre les techniques d'exécution appliquées. L’Université technique du Danemark utilise des sources THz pour analyser, par exemple, l'image du tableau emblématique du XIVe siècle de la Vierge avec l'Enfant et un Saint de la Bibliothèque publique de Taormina en Sicile, en Italie.



Tous les exemples fournis ci-dessus nécessitent un équipement de laboratoire sophistiqué pour leur imagerie. Mais l'avènement des sources THz compacts et rentables ouvrirait la voie à des recherches approfondies et des applications bien plus intéressantes...


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