新しい柔軟なテラヘルツカメラは、さまざまな形状のオブジェクトを検査できます

今日のデジタル時代では、「モノのインターネット」デバイス（ソフトウェアとセンサーが組み込まれている）の使用が広まっています。これらのデバイスには、ワイヤレス機器、自律型機械、ウェアラブルセンサー、およびセキュリティシステムが含まれます。それらの複雑な構造と特性のために、それらの安全性と有用性を評価し、潜在的な欠陥を除外するためにそれらを綿密に精査する必要があります。ただし、同時に、検査中のデバイスへの損傷は避ける必要があります。

0.1〜10 THzの周波数の放射線に基づくテラヘルツ（THz）イメージングは、その高い透過性、解像度、および感度のために急速に普及しているそのような非破壊的方法の1つです。ただし、従来のTHzカメラはかさばり、剛性が高いため、凹凸のある表面をイメージングする可能性が制限されます。さらに、コストが高く、センサー構成の汎用性が低いため、より適応性の高いセンサーが必要となるため、実用的ではありません。

この目的のために、川野幸夫准教授が率いる東京工業大学の研究者チームは、不規則な形状の物体のブラインドエンドを画像化するために使用できる柔軟で自立型のTHzセンサーアレイを設計することにより、このギャップに対処しました。

「テストオブジェクトの形状、構造、サイズが多様であることを考えると、カメラの設計とセンサーは、さまざまな構成に適合するように適合させる必要があります。私たちの研究では、適応可能な形状のTHzカメラを生成するためのシンプルで費用効果の高い製造方法を開発しました」と川野博士は述べています。

科学者たちは、そのようなセンサーで使用される材料は、放射を検出可能な電気信号に変換する高効率とともに、THzスペクトルで良好な吸収を持たなければならないことを知っていました。このため、彼らは、優れた機械的強度と柔軟性も備えたカーボンナノチューブ（CNT）フィルムを選択しました。彼らは、CNT溶液をレーザー誘起スリットを備えたポリイミドフィルムと真空を使用したメンブレンフィルターに通しました。乾燥すると、ＣＮＴ溶液は、パターン化されたポリイミドフィルムの層間の自立した懸濁構造として残った。さらに、彼らはCNTフィルムアレイの自己組織化と両端に電極を形成する能力に基づいた簡単な製造プロセスを開発しました。

このために、彼らはパターン化されたポリイミドフィルム上に金属電極を蒸着しました。一緒に、これらのプロセスは、複数のカメラでTHzカメラパッチシートを生成しました。興味深いことに、浮遊したCNTフィルムの構造は、ろ過条件を変更して摩擦力を変更することで変更でき、プロセスをカスタマイズ可能にします。

さらに、パッチシートをはさみで切断して、テスト対象の表面に取り付けてカバレッジを向上させることができる、より小型のポータブルでウェアラブルなセンサーにすることができます。研究者は、樹脂の亀裂、不純物、ポリマーの不均一なコーティングを検出して視覚化し、曲がったパイプ内のスラッジを検出することで、その産業用途を実証することができました。これにより、カメラの品質管理操作の可能性が強調されました。

カーボンベースの空気品質センサーロボットヘルスケアヘルパーの5W

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