navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . GROOT ONDERHOUD . . . Bijeenkomst op 17 mei 2018 . . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

Terahertz frequenties

Samenvatting

In een in april 2012 verschenen nieuwsbericht van de Universiteit van Texas wordt melding gemaakt van een bijzondere toepassing van terahertz frequenties Onderzoekers Dr. Kenneth O en zijn team ontwikkelden een chip waarmee mobiele telefoons door objecten heen kunnen kijken, bijvoorbeeld om bankbiljetten op echtheid te controleren. Zij gebruikten hiervoor sub-milimeter golven, in de terahertz frequentieband.


Electromagnetische straling op deze frequenties heeft enkele unieke eigenschappen. Terahertz frequenties kunnen ongehinderd door stoffen dringen die voor normaal licht ondoordringbaar zijn, zoals kleren, papier en plastic. Terahertz golven worden geblokkeerd door metalen en sterk gedempd door water en daardoor ook door plantaardig materiaal. In dit gebied bevat lucht zeer veel absorptie banden, waardoor een instelbare frequentie zeer gewenst is.

Hoe kunnen we terahertz golven gebruiken?
Hiervoor zijn minimaal benodigd een zender die de terahertz golven opwekt en een sensor, die een gemoduleerd electromagnetisch veld omzet in een elektrisch signaal.

Het opwekken van terahertz kan op diverze manieren gebeuren. Tot voor kort werd dat uitzluiten met vacuumbuizen of lasers gedaan.
Zendbuizen zoals een gyrotron, free-electron laser of BWO -backward wave oscillator- werken op het principe dat een smalle electronenbundel in een trilholte of golfpijpachtige struktuur electromagnetisch koppelt aan een hoogfrequent veld. Vergelijkbaar met onze welbekende magnetron.
De electronen worden van de kathode getrokken door een sterk positief elektrisch veld komen daarna is een sterk magnetisch veld terecht waardoor gaan spiraliseren. Dit wekt een snel varierend electrisch veld op. Als die variaties overeen komen met de resonantie frequenties van de trilholte of golfpijpstructuur dan kan het vermogen van de electronenbundel overgedragen worden aan het hoogfrequent veld. Deze vacuumbuizen, in vaak grote opstellingen, worden gebruikt bij wetenschappelijk onderzoek.

Een andere methode is 'photomixing', het mengen van twee optische laser-bundels in een niet lineair materiaal, zodat het mengproduct, de verschilfrequentie uitkomt in het het bied van 0,3 - 10 THz. Hoewel de 'mixer' een klein microcircuit kan zijn, is de bijbehorende laserapparatuur zeer omvangrijk. Een groot voordeel is dat met deze methode een instelbaar frequentie gemaakt kan worden.

In het lage THZ gebied is het ook mogelijk Shottky- of Gunn- of tunneldiodes te gebruiken. Via frequentie vermenigvuldiging kunnen enkele honderden miliwatts worden opgewekt. Een bezwaar van deze methode is dat het vrijwel onmogelijk is om de frequentie te varieren..

Onderzoeker Planken van de TU Delft belichtte grafiet kristallen met zeer kort laserpulsen. Daarbij onstonden 'licht' pulsen in het hoge terahertz gebied, doormiddel van een nog niet begrepen niet leneair gedrag van de gebruikte kristal struktuur.

Het bijzondere van het onderzoek van het Texas team is dat zij een speciale CMOS-chip ontwikkelden die zowel als zender en als ontvanger van deze voor radioamateurs extreem hoge frequenties kan fungeren. Zo'n chip kan dan in handzame apparatuur gebruikt worden.
Voor industriele toepassingen, zoals beveiliging of doorlichting van voedselverpakkingen, onderzoek van onderliggende verflagen van schilderijen, zichtbaar maken van tumoren, enz, biedt dit nieuwe mogelijkheden. Tot voor kort was immers de apparatuur om terahertz frequencies op te wekken veel te omvangrijk en te duur.

Terahertz frequenties ook voor radioamatuers?
De terahertz frequentieband bevat zeer veel absorptie lijnen, maar ook ook plekken waar de transmissieverliezen gering zijn. Voor radioamateurs zouden er misschien mogelijkheden ontstaan voor point-to-point verbindingen, want op deze frequenties kun je met zeer gerichte bundels werken.
We hebben tenslotte een toewijzing gekregen rond de 250 GHz.

(pieth)
2012/06/03

 Meer informatie