Терагерцова (ТГц) спектроскопія займається вивченням частотного інтервалу, що займає частину електромагнітного спектра між інфрачервоним (ІЧ) і мікрохвильовим діапазонами. Терагерцова область електромагнітних частот знаходиться в межах 0,3 до 10 ТГц, тобто 0,3⋅1012 - 10⋅1012 Гц (довжина хвилі 1 мм - 30 мкм).
В останні роки системи терагерцового спектроскопії привертають великий інтерес в наукових областях, а також для можливих застосувань у військовій і цивільній техніці. Терагерцовий (ТГц) діапазон має такі характерні особливості:
- Більшість характерних спектральних особливостей різних конденсованих середовищ (тверді тіла, рідини, біомедичні тканини, водні розчини і суміші, хімічні сполуки різної агрегації) - характерні ознаки таких середовищ потрапляють саме в терагерцовий діапазон. Ці ознаки використовуються в якості селективної діагностики. Це істотно відрізняє терагерцовий (ТГц) спектроскопію від існуючих методів, де в якості діагностики використовується локальне значення такої усередненої характеристики речовини, як щільність (рентген і ультразвук), концентрація спинив (магнеторезонансної томографія) і т.п.
- Терагерцовий випромінювання відчуває значно меншу Релеевское розсіювання, ніж випромінювання інфрачервоного та видимого діапазонів. У той же час, ТГц випромінювання також має велику перевагу над мікрохвильовим діапазоном довжин хвиль в просторовому вирішенні, визначеним критерієм Аббе. Велика кількість середовищ володіє значно меншими коефіцієнтами поглинання в терагерцевому діапазоні в порівнянні з характеристиками ближнього інфрачервоного і видимого випромінювання.
- Спектральні властивості терагерцовий (ТГц) спектроскопії визначають її важливість з точки зору різних застосувань в області безпеки, біомедичних технологій, фармацевтиці, нанотехнологіях, мікро- і нано- електроніці, контролі продуктів харчування, моніторингу клімату, астрономії, космічного зв'язку і т.д.
- Терагерцовий випромінювання неінвазивної, тобто не володіє шкідливими для біологічних об'єктів властивостями.
Переваги спектроскопії тимчасового дозволу THz-TDS
- Широкий спектральний діапазон перекриття в терагерцовий області
- Високий динамічний діапазон
- Повний амплітудне і фазовий детектування
- Пикосекундной тимчасовий дозвіл
- Можливість використання в якості ТГц джерела накачування
Області застосування
- дослідження матеріалів
- Неруйнівний контроль
- Фармацевтична промисловість
- Медична техніка
- виробництво напівпровідників
- Засоби забезпечення безпеки
Один з найбільш популярних методів генерації когерентного терагерцового випромінювання і виявлення використовується в приладі THz-TDS спектроскопії з дозволом за часом (Terahertz time domain spectroscopy). Даний прилад складається з фемтосекундного лазера, оптичної лінії затримки і двох фотопровідних антен, що працюють як ТГц випромінювач і приймач. Субпікосекундние імпульси ТГц випромінювання реєструються приймачем після проходження через зразок і аналогічну довжину вільного простору. Порівняння Фур'є-перетворень форми двох даних імпульсів дає інформацію про спектр поглинання досліджуваного зразка.
Спрощена схема приладу для ТГц спектроскопії тимчасового дозволу