發(fā)射的激光具有危險(xiǎn)性，因?yàn)槟承┘す鈺?huì)產(chǎn)生可能危害研究人員或者引起火災(zāi)的不可見紅外光束。格拉斯哥大學(xué)激光室采用FLIR i7紅外熱像儀，確保其使用太赫茲激光研究裝置時(shí)的自身安全。
格拉斯哥大學(xué)工程學(xué)院微系統(tǒng)技術(shù)研究小組研究助理Yong Ma解釋道：“我們實(shí)驗(yàn)室的激光系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不可見的高強(qiáng)度紅外激光輻射。這些不可見光束可能對(duì)研究人員有危險(xiǎn)，這一點(diǎn)可能不需要我解釋。我們會(huì)戴護(hù)目鏡，防止眼睛受損傷；但是如果不可見光束接觸到我們的衣服或是皮膚，可能造成嚴(yán)重人身傷害。因此，我們需要安全設(shè)備用于確定這些不可見光束。這時(shí)候就要用到FLIR紅外熱像儀。”
確保研究人員安全
Ma解釋道：“每次使用太赫茲激光研究裝置之前，我總是會(huì)用FLIR i7紅外熱像儀掃描整個(gè)區(qū)域，檢測(cè)紅外激光束的投射方向是否有錯(cuò)，以確保安全。但是，這不是我利用FLIR i7紅外熱像儀的唯一應(yīng)用環(huán)境。我還將其用于監(jiān)控電氣設(shè)備、氣體閥、含氣管和氣罐的超溫情況。” Ma繼續(xù)說：“不可見太赫茲激光束分兩步生成。第一步是CO2中紅外激光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)產(chǎn)生10.6微米波長(zhǎng)頻率的50瓦特紅外激光束。這一常規(guī)紅外激光束，通過加壓的甲醇通道，被轉(zhuǎn)化為太赫茲激光束。因此而產(chǎn)生的太赫茲激光擁有150毫瓦特強(qiáng)度以及119微米波長(zhǎng)頻率。”
讓不可見紅外光束“現(xiàn)形”
產(chǎn)生的太赫茲紅外激光束被認(rèn)為是符合安全規(guī)程要求的四級(jí)激光，這要求實(shí)驗(yàn)室操作人員戴安全護(hù)目鏡。因此，讓不可見激光可視化，對(duì)保證裝置的安全至關(guān)重要。Ma說道：“為此，我們使用FLIR i7紅外熱像儀，因?yàn)檫@款紅外熱像儀性價(jià)比高。它的微量熱型探測(cè)器并非專用于檢測(cè)太赫茲波長(zhǎng)頻率的紅外輻射。太赫茲激光產(chǎn)生紅外光束的波長(zhǎng)頻率為119微米，而FLIR i7紅外熱像儀的波長(zhǎng)范圍為7.5-13微米。”
Ma繼續(xù)道：“這意味著FLIR i7紅外熱像儀并不是直接對(duì)光束進(jìn)行檢測(cè)。但是，如果太赫茲激光產(chǎn)生的紅外光束接觸到物體或表面，均會(huì)使其升溫。使用FLIR i7紅外熱像儀，可以非常輕松地檢測(cè)到這種升溫情況。我正是使用此原理，確保沒有任何雜散的紅外光束從裝置從泄漏出來。”
校準(zhǔn)光學(xué)設(shè)備
為了將不可見太赫茲紅外激光束引至特定目標(biāo)，Ma采用了大量不同的紅外鏡頭和鏡面。但是，瞄準(zhǔn)不可見激光束具有一定挑戰(zhàn)性。這也是他使用FLIR i7紅外熱像儀的另一個(gè)原因，Ma表示：“擁有FLIR i7紅外熱像儀之前，我使用的是熱敏紙；熱敏紙變熱時(shí)，會(huì)變色，從而檢測(cè)太赫茲紅外光束并校準(zhǔn)光學(xué)組件，但是該方法不夠準(zhǔn)確而且速度較慢。有了FLIR i7紅外熱像儀，我可以更加準(zhǔn)確地檢測(cè)紅外光束并校準(zhǔn)裝置的光學(xué)組件。”
據(jù)Ma介紹，該研究項(xiàng)目旨在開發(fā)可用于大量應(yīng)用環(huán)境中的太赫茲成像系統(tǒng)。“電磁光譜的太赫茲區(qū)域位于微波與中紅外區(qū)域之間，該區(qū)域通常由0.1-10兆赫的頻率范圍來確定。它是電磁光譜中被探索得最少的范圍之一，但是，它在科學(xué)、安保以及醫(yī)藥等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
比x射線或超聲波更安全
Ma繼續(xù)道：“與其它類型的紅外輻射相比，太赫茲紅外輻射在多數(shù)材料中穿透更深。它可以穿透許多介質(zhì)材料，比如衣服、紙箱、塑料袋、甚至人體組織等。
然而，即使它能穿透深入人體，它依然是非電離輻射，因此，在醫(yī)學(xué)掃描中，它比x射線和超聲波等傳統(tǒng)方法更安全。”
Ma認(rèn)為可能存在許多應(yīng)用環(huán)境。“太赫茲輻射的非入侵性使其成為醫(yī)學(xué)應(yīng)用環(huán)境的理想選擇，但是它也可以用于光譜分析、安保以及高速通信等領(lǐng)域。太赫茲光譜可以提供化學(xué)和生物化學(xué)方面的新信息，而采用太赫茲紅外成像技術(shù)的醫(yī)學(xué)掃描可以無創(chuàng)識(shí)別某些類型疾病的病灶部位，比如皮膚癌等。”
搜查炸藥或毒藥
Ma說：“它還可以用于加強(qiáng)機(jī)場(chǎng)安全檢查。太赫茲成像技術(shù)可用于搜查衣物、紙箱以及塑料袋下隱藏的物體，比如炸藥或武器等。炸藥或毒藥等許多化學(xué)或生物材料在太赫茲區(qū)域具備特別的指紋光譜吸收性。因此，通過借助炸藥或毒藥的太赫茲光譜指紋，我們可以識(shí)別炸藥或毒藥。” Ma稱，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，太赫茲輻射也非常管用。“太赫茲通信系統(tǒng)具備潛力來提供更寬的頻帶寬度、更多方向的傳輸（對(duì)縮小天線尺寸非常有用）以及更安全的信息通信（得益于較短的傳輸距離）”。
目前，太赫茲成像技術(shù)是電磁光譜開發(fā)相對(duì)較少的部分。“我們實(shí)驗(yàn)室太赫茲研究的重點(diǎn)是太赫茲光學(xué)組件制造以及系統(tǒng)集成。我們旨在改進(jìn)太赫茲成像系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)和安保領(lǐng)域中的使用性能，降低相關(guān)使用成本。FLIR i7紅外熱像儀協(xié)助我們安全且準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”
格拉斯哥大學(xué)微系統(tǒng)技術(shù)研究小組：www.gla.ac.uk/mst
