Terahertz-Messtechnik

Fraunhofer-Allianz Vision

Terahertz-Messstation© Fraunhofer IPM
Terahertz-Messstation des Fraunhofer IPM

Terahertz(THz)-Strahlung vereint einige Vorteile der angrenzenden spektralen Bereiche und zeichnet sich durch ein hohes Durchdringungsvermögen aus; Sie ist energiearm und daher nicht gesundheitsschädlich. Sie durchdringt die meisten Kunststoffe sowie Papier, Kleidung und Halbleiter. Hingegen wird sie von Wasser absorbiert und von Metallen reflektiert. Zudem existieren viele Rotationsübergänge von interessanten Molekülen, so z. B. von organischen Substanzen, Medikamenten, illegalen Drogen und Sprengstoffen, die man mit THz-Strahlung identifizieren und detektieren kann.

Die Transparenz vieler Kunststoffe und Keramiken im THz-Frequenzbereich macht diese Strahlung für Qualitätsprüfungen an Bauteilen aus diesen Materialien interessant. So zeigt die Bildgebung mit THz-Strahlung einen hohen Kontrast, auch hinsichtlich Materialinhomogenitäten und Fehlstellen, der mit bisherigen Techniken an Bauteilen aus diesen Substanzen nicht zu erreichen ist. Ebenso ist eine Prüfung durch geschlossene, optisch nichttransparente Kunststoff- und Papierverpackungen möglich. Durch die Entwicklung preiswerter, handhabbarer THz-Emitter und -Detektoren in den letzten Jahren kann die Terahertz-Strahlung heute in der Laboranalytik, Prozessmesstechnik, Qualitätssicherung oder Sicherheitstechnologie angewendet werden.

Bei einem Terahertz-Messsystem erfolgt die Durchstrahlung der Prüflinge mit THz-Pulsen. Das System erlaubt die simultane Aufnahme der THz-Transmission/-Reflexion und von THz-Spektren und damit eine tomografische 3-D-Rekonstruktion des Objektes.

Mögliche Anwendungsbereiche

  • Schichtuntersuchung in Transmission/Reflektion: Bestimmung von Dicke, Homogenität und Delaminationen von Schichten und Schichtsystemen
  • Untersuchung von geschlossenen Kunststoff-Behältern: Inhaltskontrolle, Füllstandsmessung
  • berührungslose Zählung von Papier
  • Untersuchung der Homogenität von Polystyrol-Bauteilen (z. B. Vorlagen zum Metallguss)
  • flächige Spektroskopie: Untersuchung von geschlossenen Briefen und Paketen auf Waffen, Drogen und Sprengstoffe
  • Tomographie: 3-D-Rekonstruktion von Bauteilen

Realisierte Projekte

Anwendungszentrum TeraTec

Um das Potenzial zu demonstrieren, wurde am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM das Anwendungszentrum für Terahertz-Technik »TeraTec« eingerichtet. Hier wird Firmen eine breite Palette verschiedener Terahertz-Systeme zur Erprobung oder als Dienstleistung zur Verfügung gestellt. Im Anwendungszentrum können Firmen prüfen, ob ihr spezielles Messproblem mit Hilfe der Terahertz-Technik gelöst werden kann.

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Aktualisierungsdatum

07.12.2009