拉夫堡大學(xué)的科學(xué)家首次證明太赫茲波相機(jī)可以捕獲隱藏在小物體內(nèi)微觀物體的3D圖像。

首席研究員Luana Olivieri博士表示，盡管該研究還處于早期階段，但該團(tuán)隊(duì)的最新研究可能“對(duì)癌癥篩查，安全和材料研究相關(guān)的一系列領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響”。 這項(xiàng)研究是與Marco Peccianti教授，Luke Peters博士，Juan S. Totero博士和新興光子學(xué)研究中心(EPicX)的專家團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行的，表明太赫茲波可用于定位和識(shí)別微觀三維空間中的嵌入式物體和特征，例如裂縫和氣泡。該研究已發(fā)表在ACS Photonics雜志上，并登上今天出版的最新一期雜志的封面。

分布在整個(gè) 3D 立方體中的微觀金屬物體。金屬物體使用太赫茲波相機(jī)成像，然后進(jìn)行的藝術(shù)渲染圖像。

太赫茲波是電磁頻譜中尚未探索的一部分，其頻率介于微波和紅外光之間。它們具有多種特性，使它們非常有用，例如它們能夠穿透不透明物體而不會(huì)造成傷害。

然而，太赫茲成像領(lǐng)域的主要問題之一是觀察微觀物體的能力有限。

Olivieri博士和EPicX團(tuán)隊(duì)通過開發(fā)一種稱為“時(shí)間分辨非線性鬼影成像”的獨(dú)特方法克服了這一限制，該方法結(jié)合了一系列先進(jìn)的檢測(cè)方法，涉及操縱光并測(cè)量它如何隨著時(shí)間的推移穿過物體。

他們的方法可以更清楚地看到較小的物體，盡管到目前為止，它只被證明適用于2D物體。

在他們最新的研究中，研究人員證明該技術(shù)可以通過用太赫茲輻射探測(cè)3毫米乘4毫米乘4微米(微米)立方體來捕獲微觀物體的600D圖像。

研究人員的成像技術(shù)使他們能夠分離和區(qū)分來自不同深度的信息，并以非常高的精度創(chuàng)建立方體的詳細(xì)3D圖像 - 使他們能夠以以前不可能的方式觀察其中物體的化學(xué)和物理性質(zhì)。

Olivieri博士和團(tuán)隊(duì)能夠看到隱藏在小至60微米的立方體內(nèi)部的特征，這大約是人類頭發(fā)的寬度。

左上：嵌入物體的立方體的攝影圖像。彈出圖像是一個(gè)圖形草圖，顯示了由塑料、糖和 PTFE(一種合成聚合物)制成且嵌入不同深度的物體。右上：顯示太赫茲波穿過立方體的 3D 圖形草圖。下圖：太赫茲波相機(jī)拍攝的真實(shí)圖像。圖像顯示嵌入立方體中的物體在不同深度被檢測(cè)到。

雖然它看起來不是很小，但通常太赫茲波只能識(shí)別大約300微米或更大的物體，這就是太赫茲以前被排除在顯微鏡之外的原因。

奧利維耶里博士談到這項(xiàng)研究的重要性時(shí)說：“這種新方法之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是因?yàn)樗刮覀兡軌蚩吹教』蛱：鵁o法達(dá)到傳統(tǒng)方法的東西。閱讀光如何穿過物體的故事通常是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，但通過這個(gè)過程，我們可以檢索加密的信息，解開多維數(shù)據(jù)，以揭示微觀尺度上的隱藏和'不可見'物體。最重要的是，太赫茲使我們能夠看穿可見光不透明的物體并產(chǎn)生3D圖像?！?/p>

彼得斯博士補(bǔ)充說：“在醫(yī)學(xué)上，太赫茲成像可用于檢測(cè)和診斷肉眼不可見的皮膚癌。在安全方面，它可以用來掃描人們是否有隱藏的武器或爆炸物，而無需物理拍打或侵入性搜查。在材料科學(xué)中，太赫茲成像可用于研究新材料的特性，并識(shí)別可能影響其性能的缺陷或雜質(zhì)。我們的工作使我們能夠?qū)⑦@些功能擴(kuò)展到微觀領(lǐng)域。我對(duì)社會(huì)的潛在利益充滿熱情?！?/p>

EPicX主任Peccianti教授評(píng)論說：“這項(xiàng)工作是作為拉夫堡大學(xué)新興光子學(xué)研究中心的一部分開發(fā)的，該中心的范圍是圍繞重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)挑戰(zhàn)召集關(guān)鍵核心科學(xué)家，并通過光子學(xué)和太赫茲技術(shù)來應(yīng)對(duì)它們。”

審核編輯 黃宇