Pasywny czujnik promieniowania terahercowego, identyfikacja i rozpoznawanie materiałów niebezpiecznych

Wojciech Gołębiowski 

SKA Polska Sp. z o.o. (SKA-POLSKA), Jerozolimskie 125/127 lok. 406, Warszawa 02-017, Poland

Abstract

Rozwój pasywnego systemu obrazującego pracującego w paśmie terahercowym jest szczególnie istotny dla zastosowań związanych z szeroko rozumianym bezpieczeństwem, a w szczególności bezpieczeństwem w ruchu lotniczym. Podstawą systemu jest matrycowy detektor promieniowania terahercowego oparty na specjalnie zaprojektowanych kropkach kwantowych.

qdot.jpgBudowa kropki kwantowej detektora

Promieniowanie terahercowe, lokujące się pomiędzy podczerwienią a mikrofalami, należy do najmniej zbadanych podzakresów widma promieniowania elektromagnetycznego – m. in. ze względu na trudności w konstruowaniu odpowiednio czułych detektorów i kontrolowalnych źródeł. Jego szczególną cechą jest to, że wiele substancji uznawanych za niebezpieczne bądź niepożądane (typu materiały wybuchowe lub narkotyki) ma swoje najbardziej charakterystyczne części widma właśnie w tym zakresie. Daje to potencjalną możliwość ich zdalnej identyfikacji.

Unikalną cechą rozwijanego w ramach projektu Teraeye detektora jest połączenie jego pasywnego charakteru i możliwości spektralnych – oprócz pomiaru natężenia promieniowania terahercowego mierzona jest także jego spektralna sygnatura, co – poza zwiększonymi możliwościami obrazowania – umożliwia identyfikację obserwowanego materiału, także ukrytego. Technika ta zastosowana w lotniskowym systemie inspekcyjnym umożliwia bezpieczne, zdalne wykrywanie ukrytych materiałów wybuchowych (lub innych uznanych za niebezpieczne), nie wpływając na przepustowość ruchu (brak dodatkowych bramek, czy kabin) i nie budząc kontrowersji (system jest pasywny, a obrazowane są wyłącznie wyniki analiz).

Istotnym podsystemem projektowanego urządzenia jest moduł rozpoznawania i klasyfikacji materiałów, w którym spektralny pomiar promieniowania oraz biblioteka sygnatur materiałowych wykorzystywane są do rozpoznania obserwowanego materiału wraz z podaniem poziomu ufności rozpoznania oraz umiejscowienia go w obserwowanej przestrzeni. Wykorzystywane algorytmy wykorzystują techniki korelacji i dopasowania rozmytego. Oprogramowanie to jest wykorzystywane także do optymalizacji rozkładu częstotliwości charakterystycznych dla kropek kwantowych w czujniku.

Dla celów weryfikacyjnych – testowania efektywności algorytmów i scenariuszy działania systemu, wykorzystywany jest złożony model bilansowania promieniowania  terahercowego z uwzględnieniem zjawisk emisji, absorpcji i transmisji.

Równocześnie rozwijane są podsystemy, bez których praca czujnika nie byłaby możliwa: innowacyjny, przenośny system kriogeniczny (detektor pracuje w temperaturze bliskiej zera bezwzględnego), specjalnie zaprojektowana do tego zakresu promieniowania optyka (z elementami optyki dyfrakcyjnej), oraz pracujący w temperaturze 1,5 K elektroniczny system wzmacniania i multipleksacji sygnału. Badane są także inne zastosowania detektora, takie jak tomografia 3D, czy spektroskopia THz.

Projekt jest realizowany w ramach PR6  o nazwie TERAEYE NMP4-CT 2006-026786 przez międzynarodowe konsorcjum, liczące 27 firm i instytucji naukowych.

 

Legal notice
  • Legal notice:

    Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
    The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
    In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: http://science24.com/paper/23219 must be provided.

 

Related papers
  1. Optyczna charakteryzacja powierzchni tkaniny poddanej działaniu promienia laserowego
  2. Materiały z pamięcią kształtu w przemysłowych materiałach tekstylnych

Presentation: Poster at Nanotechnologia PL, by Wojciech Gołębiowski
See On-line Journal of Nanotechnologia PL

Submitted: 2010-05-06 13:57
Revised:   2010-07-19 09:55