La telecamera di imaging fantasma non lineare risolta nel tempo utilizza un cristallo non lineare per convertire la luce laser standard in modelli terahertz, consentendo la ricostruzione di campioni complessi utilizzando un singolo pixel terahertz. Credito:Università del Sussex
Un team di fisici dell'Università del Sussex ha sviluppato con successo la prima fotocamera non lineare in grado di catturare immagini ad alta risoluzione dell'interno di oggetti solidi utilizzando radiazioni terahertz (THz).
Guidato dal Professor Marco Peccianti dell'Emergent Photonics (EPic) Lab, Luana Olivieri, Il Dr. Juan S. Totero Gongora e un team di studenti di ricerca hanno costruito un nuovo tipo di telecamera THz in grado di rilevare le onde elettromagnetiche THz con una precisione senza precedenti.
Le immagini prodotte utilizzando la radiazione THz sono chiamate "iperspettrali" perché l'immagine è composta da pixel, ognuno contenente la firma elettromagnetica dell'oggetto in quel punto.
Trovandosi tra le microonde e gli infrarossi nello spettro elettromagnetico, Le radiazioni THz penetrano facilmente in materiali come carta, vestiti e plastica allo stesso modo dei raggi X, ma senza essere dannoso. È sicuro da usare anche con i campioni biologici più delicati. L'imaging THz consente di "vedere" la composizione molecolare degli oggetti e di distinguere tra materiali diversi, come zucchero e cocaina, Per esempio.
Spiegando il significato della loro realizzazione, Il professor Peccianti ha dichiarato:"La sfida principale nelle fotocamere THz non è raccogliere un'immagine, ma si tratta di preservare l'impronta spettrale degli oggetti che può essere facilmente danneggiata dalla tua tecnica. Qui sta l'importanza del nostro successo. L'impronta digitale di tutti i dettagli dell'immagine è conservata in modo tale da poter indagare la natura dell'oggetto in tutti i dettagli. "
Rappresentazione artistica del campo terahertz trasmesso da un oggetto astratto. Credito:Università del Sussex
Fino ad ora, telecamere in grado di catturare un'immagine iperspettrale preservando tutti i minimi dettagli rivelati dalla radiazione THz non erano state considerate possibili.
Il team di EPic Lab ha utilizzato una fotocamera a pixel singolo per acquisire immagini di oggetti campione con modelli di luce THz. Il prototipo che hanno costruito è in grado di rilevare come l'oggetto altera i diversi modelli di luce THz. Combinando queste informazioni con la forma di ciascun motivo originale, la fotocamera rivela l'immagine di un oggetto e la sua composizione chimica.
Le sorgenti di radiazioni THz sono molto deboli e l'imaging iperspettrale aveva, fino ad ora, fedeltà limitata. Per superare questo, Il team del Sussex ha puntato un laser standard su un materiale non lineare unico in grado di convertire la luce visibile in THz. La fotocamera prototipo crea onde elettromagnetiche THz molto vicine al campione, simile a come funziona un microscopio. Poiché le onde THz possono viaggiare attraverso un oggetto senza influenzarlo, le immagini risultanti rivelano la forma e la composizione degli oggetti in tre dimensioni.
Il Dr. Totero Gongora ha dichiarato:"Questo è un importante passo avanti perché abbiamo dimostrato che tutte le possibilità esplorate nella nostra precedente ricerca teorica non sono solo fattibili, ma la nostra fotocamera funziona anche meglio di quanto ci aspettassimo. Durante la costruzione del nostro dispositivo, abbiamo scoperto diversi modi per ottimizzare il processo di imaging e ora la tecnologia è stabile e funziona bene. La prossima fase della nostra ricerca sarà nell'accelerare il processo di ricostruzione dell'immagine e avvicinarci all'applicazione delle telecamere THz alle applicazioni del mondo reale; come la sicurezza aeroportuale, sensori intelligenti per auto, controllo di qualità nella produzione e persino scanner per rilevare problemi di salute come il cancro della pelle".
