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先進THzイメージングカメラで固体内部の高解像度可視化を実現

チームが、テラヘルツ(THz)電磁波を用いて固体内部の高解像度画像を撮影できる非線形カメラを開発しました。THz放射で生成される画像はハイパースペクトルと呼ばれ、画像の各ピクセルがその点における物体の電磁気的特徴を含むためです。

先進THzイメージングカメラで固体内部の高解像度可視化を実現

マイクロ波と赤外線の間に位置するTHz放射は、X線と同様に紙、衣服、プラスチックなどの材料を容易に透過しますが、有害ではありません。最もデリケートな生物サンプルにも安全に使用できます。THzイメージングにより物体の分子組成を可視化し、砂糖とコカインなど異なる材料を区別可能です。

画像のすべての詳細のフィンガープリントが保存されるため、物体の性質を完全な詳細で調査できます。これまで、THz放射が明らかにする微細な詳細を保持したハイパースペクトル画像を撮影できるカメラは不可能と考えられていました。

チームはシングルピクセルカメラを用い、THz光のパターンでサンプル物体を撮像しました。試作機は物体が異なるTHz光パターンをどう変調するかを検出します。この情報と各元パターンの形状を組み合わせることで、カメラは物体の画像とその化学組成を明らかにします。

THz放射源は非常に微弱で、ハイパースペクトルイメージングはこれまで限定的な忠実度しかありませんでした。これを克服するため、チームは標準レーザーを、可視光をTHzへ変換できるユニークな非線形材料に照射しました。試作カメラはサンプルすぐ近くでTHz電磁波を生成します。顕微鏡のような仕組みです。THz波は物体を影響なく貫通できるため、結果として得られる画像は物体の形状と組成を3次元で明らかにします。

次の研究フェーズは画像再構成プロセスの高速化と、空港セキュリティ、インテリジェントカー用センサー、製造品質管理、皮膚がん検出スキャナーなど実用応用へのTHzカメラ適用です。

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