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Astronomie|Physik Technik|Digitales

Auf den Schwingen der Terahertzwellen

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Sensor entwickelt, der selbst niedrige Konzentrationen von Chemikalien in einer Entfernung von mehr als 50 Metern aufspüren kann. Dabei wird die zu untersuchende Substanz mit einem kurzen Puls elektromagnetischer Wellen im Terahertzbereich bestrahlt, der die Moleküle zu Rotationsschwingungen anregt. Dadurch wird dem reflektierten Puls quasi ein Fingerabdruck der Chemikalie eingeprägt, so dass diese identifiziert werden kann.

Terahertzwellen befinden sich an der Grenze zwischen dem infraroten Bereich des Spektrums und den aus der Küche bekannten Mikrowellen. Sie fallen damit in die Grauzone zwischen herkömmlicher Optik und Hochfrequenzelektronik. Da sich Terahertzstrahlung nur sehr schwer erzeugen und nachweisen lässt, steckt diese Technologie derzeit noch in den Kinderschuhen.

Paul Raptis und seine Kollegen vom Nationallaboratorium in Argonne haben nun einen Sensor entwickelt, der einen gerichteten Puls elektromagnetischer Strahlung mit Frequenzen zwischen 0,1 und 10 Terahertz abgeben kann. Dieser Frequenzbereich fällt mit dem der Rotationsschwingungen organischer Moleküle zusammen, so dass diese bestimmte Frequenzkomponenten des Pulses absorbieren. Durch die Bestimmung der Absorptionslinien des reflektierten Pulses geben die Moleküle somit ihre Identität preis.

Raptis zufolge ist sein Terahertzwellensensor um mehrere Größenordnungen sensibler als herkömmliche Sensoren, die Schwingungen niedrigerer Frequenzen durch Mikrowellen anregen. In einer ersten Testreihe ließen sich etwa die Basisstoffe von Kampfgasen aus einer Entfernung von 60 Metern in einer Konzentration von nur 10 Teilen in einer Million nachweisen.

Pressemitteilung des Argonne National Laboratory Stefan Maier
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