Objev: detektor terahertzových vln může částečně nahradit škodlivý rentgen

aktualizováno 
Vědci z japonského výzkumného institutu RIKEN vyvinuli zcela nový typ detektoru terahertzových vln. Objev by mohl přinést revoluci ve vývoji neinvazivních vyšetřovacích metod a v lékařství nahradit například rentgen.

Ilustrační foto | foto: Profimedia.cz

Představte si, že jste měli úraz. Váš lékař potřebuje zjistit, zda se nejedná o zlomeninu, a tak vás pošle na rentgen. Tak nějak to dnes chodí, ale v budoucnosti by mohlo být všechno jinak. Místo klasického rentgenu byste mohli absolvovat vyšetření pomocí terahertzových vln. Váš organismus by nebyl vystaven škodlivým účinkům záření a doktor by získal mnohem lepší snímek než doposud.

Oproti rentgenu téměř samé výhody

Ve srovnání s rentgenovými paprsky mají terahertzové vlny mnoho výhod. Díky své nízké energii prakticky nepoškozují zkoumané materiály, to má velký význam zejména u biologických tkání. Navíc jsou silně pohlcovány vodou, takže by jimi mělo být možné vyšetřovat i měkké tkáně lidského těla. Představují tak téměř ideální nástroj pro další rozvoj neinvazivních lékařských vyšetřovacích metod.

Teravlny by se tak mohly poměrně brzy stát součástí našeho každodenního života. Jak už to ale v podobných případech bývá, mají i svá omezení, nepronikají totiž tkáněmi moc hluboko. Proto možná jejich použití nebude tak rozšířené a klasický rentgen asi úplně všude nenahradí. Ale i tak do nich medicínští odborníci vkládají velké naděje (značná část nádorů se totiž nalézá těsně pod povrchem těla). A kromě toho se nabízí i spousta dalších, ryze technických možností jejich aplikace (bezpečností kamery apod.).

Terahertzové vlny

Terahertzové vlny, jinak též teravlny či zkráceně T-vlny, vyplňují ve spektru elektromagnetického záření oblast v rozsahu kmitočtů 300 GHz (GigaHertz) - 3 THz (TeraHertz), nalézají se tedy mezi mikrovlnným a infračerveným zářením. Snadno pronikají oblečením nebo běžnými materiály, jako jsou dřevo, zdivo či umělé hmoty.

Jejich využití v zobrazovací technice je snem vědců již delší dobu, jenže s nimi byl problém. T-vlny totiž mají velmi nízkou energii, a to dlouho znemožňovalo jejich účinnou a cenově dostupnou detekci. Dokud světlo světa nespatřil čip detekující teravlny, který vyvinuli Yukio Kawano a Koji Ishibashi z japonského výzkumného institutu RIKEN. Nový senzor disponuje mnoha přednostmi, kromě miniaturních rozměrů má i vysokou citlivost a rozlišení, což otevírá cestu k jeho mnohostrannému využití.

Bez NFI by to nešlo
   
Činnost nového detektoru teravln je založena na technologii NFI (Near Field Imaging), která využívá vlastností tlumených vln. Terahertzové vlny dopadají na detektor a pronikají skrz mikroskopický otvor na jeho povrchu. Šíří se dál a přitom vytvářejí husté, tlumené, tzv. evanescentní vlny. Ty rychle slábnou, a proto je hned za otvorem do čipu zabudována sonda NFI (anténka ve tvaru motýlka). Ta vzniklé evanescentní vlny zesiluje, takže mohou být snímány vlastním detektorem (tranzistor s vysokou pohyblivostí elektronů), který se nechází úplně vespod.

Otvor, sonda i detektor jsou integrovány na jediném čipu, to činí konstrukci celého detektoru překvapivě jednoduchou, což bylo také záměrem japonských vědců. Yukio Kawano k tomu na serveru Nature Asia říká: "Naše technika nevyžaduje žádná složitá optická nebo mechanická spojení, výsledkem je jednoduchý a kompaktní systém.“

Rozlišení 9 mikrometrů

Tvůrcům detektoru se podařilo dosáhnout rozlišení 9 mikrometrů u terahertzových vln o vlnové délce 215 mikrometrů (technologie NFI umožňuje překonat rozlišovací limit). Ačkoli zařízení prozatím pracuje jen při teplotě 13 K, snahy o jeho další vylepšení jsou v plném proudu. Japonští výzkumníci uvažují o výrobě detektoru z uhlíkových nanovláken.

Zdroje:  

Autor:
 

Nejčtenější

Sexuálně nejvýkonnější vyzvědače přebrali československé rozvědce Sověti

Býval agent československé rozvědky v USA Karel Köcher

Československým komunistickým rozvědčíkům se ve špionáži proti Spojeným státům dlouho nedařilo. Nakonec ale zaznamenali...

Našel na půdě 35 let starý Apple II, zapnul ho a dohrál uloženou hru

Spoustu let ležel na půdě, po zapnutí funguje „jako zamlada“.

Newyorský učitel našel u rodičů na půdě starý počítač Apple II. Zkusil ho zapnout a překvapivě mohl pokračovat ve hře,...

Lokální předpověď počasí se razantně zpřesní, možná pomáhá i váš telefon

GRAF

Nejpřesnější lokální předpovědi počasí dnes nabízejí aplikace v našich telefonech - i proto, že s nimi samy pomáhají....

V Perském zálivu spustili největší baterii světa. Virtuální a bez lithia

Sodíko-sírové bateriové systémy japonské firmy NGK. Systém, který se vejde do...

Ve Spojených arabských emirátech byla připojena do sítě největší „virtuální“ baterie světa s obřím výkonem a úctyhodnou...

Tančík pro vnuka poručíka Grubera. Němci ho nasadili i proti Tálibánu

Lehké obrněné vozidlo Wiesel s 20mm kanonem

V množině bojových vozidel Bundeswehru nalezneme s trochou štěstí i malé, ale o to více zajímavé tančíky Wiesel. Do...

Další z rubriky

Lokální předpověď počasí se razantně zpřesní, možná pomáhá i váš telefon

GRAF

Nejpřesnější lokální předpovědi počasí dnes nabízejí aplikace v našich telefonech - i proto, že s nimi samy pomáhají....

Našel na půdě 35 let starý Apple II, zapnul ho a dohrál uloženou hru

Spoustu let ležel na půdě, po zapnutí funguje „jako zamlada“.

Newyorský učitel našel u rodičů na půdě starý počítač Apple II. Zkusil ho zapnout a překvapivě mohl pokračovat ve hře,...

Konec berlí a kolečkových křesel? Robotické obleky míří na trh

ReWalk

První robotické exoskeletony zamíří na trh již letos a pomohou navrátit pohyb lidem po mrtvici či úrazu. V blízké...

Najdete na iDNES.cz