發(fā)射的激光具有危險性,因為某些激光會產(chǎn)生可能危害研究人員或者引起火災的不可見紅外光束。格拉斯哥大學激光室采用FLIR i7紅外熱像儀,確保其使用太赫茲激光研究裝置時的自身安全。
格拉斯哥大學工程學院微系統(tǒng)技術研究小組研究助理Yong Ma解釋道:“ 我們實驗室的激光系統(tǒng)會產(chǎn)生不可見的高強度紅外激光輻射。這些不可見光束可能對研究人員有危險,這一點可能不需要我解釋。我們會戴護目鏡,防止眼睛受損傷;但是如果不可見光束接觸到我們的衣服或是皮膚,可能造成嚴重人身傷害。因此,我們需要安全設備用于確定這些不可見光束。這時候就要用到FLIR紅外熱像儀。”
確保研究人員安全
Ma解釋道:“每次使用太赫茲激光研究裝置之前,我總是會用FLIR i7紅外熱像儀掃描整個區(qū)域,檢測紅外激光束的投射方向是否有錯,以確保安全。但是,這不是我利用FLIR i7紅外熱像儀的唯一應用環(huán)境。我還將其用于監(jiān)控電氣設備、氣體閥、含氣管和氣罐的超溫情況。” M a 繼續(xù)說:“不可見太赫茲激光束分兩步生成。第一步是CO2中紅外激光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)產(chǎn)生10.6微米波長頻率的50瓦特紅外激光束。這一常規(guī)紅外激光束,通過加壓的甲醇通道,被轉化為太赫茲激光束。因此而產(chǎn)生的太赫茲激光擁有150毫瓦特強度以及119 微米波長頻率。”
熱圖像上出現(xiàn)不可見紅外激光束產(chǎn)生的熱量
Ma使用FLIR i7紅外熱像儀校準其研究裝置中的光學組件。
讓不可見紅外光束“現(xiàn)形”
產(chǎn)生的太赫茲紅外激光束被認為是符合安全規(guī)程要求的四級激光,這要求實驗室操作人員戴安全護目鏡。因此,讓不可見激光可視化,對保證裝置的安全至關重要。Ma說道:“為此,我們使用FLIR i7紅外熱像儀,因為這款紅外熱像儀性價比高。它的微量熱型探測器并非專用于檢測太赫茲波長頻率的紅外輻射。太赫茲激光產(chǎn)生紅外光束的波長頻率為119微米,而FLIR i7紅外熱像儀的波長范圍為 7.5-13微米。”
Ma繼續(xù)道:“這意味著FLIR i7紅外熱像儀并不是直接對光束進行檢測。但是,如果太赫茲激光產(chǎn)生的紅外光束接觸到物體或表面,均會使其升溫。使用FLIR i7紅外熱像儀,可以非常輕松地檢測到這種升溫情況。我正是使用此原理,確保沒有任何雜散的紅外光束從裝置從泄漏出來。”
FLIR i7通過可視化不可見紅外激光束產(chǎn)生的熱量,確保研究人員安全。
研究助理Yong Ma示范FLIR i7紅外熱像儀在激光室的用法。
校準光學設備
為了將不可見太赫茲紅外激光束引至特定目標,Ma采用了大量不同的紅外鏡頭和鏡面。但是,瞄準不可見激光束具有一定挑戰(zhàn)性。這也是他使用 FLIR i7紅外熱像儀的另一個原因,Ma 表示:“擁有FLIR i7紅外熱像儀之前,我使用的是熱敏紙;熱敏紙變熱時,會變色,從而檢測太赫茲紅外光束并校準光學組件,但是該方法不夠準確而且速度較慢。有了FLIR i7紅外熱像儀,我可以更加準確地檢測紅外光束并校準裝置的光學組件。”
據(jù)Ma介紹,該研究項目旨在開發(fā)可用于大量應用環(huán)境中的太赫茲成像系統(tǒng)。“電磁光譜的太赫茲區(qū)域位于微波與中紅外區(qū)域之間,該區(qū)域通常由 0.1-10兆赫的頻率范圍來確定。它是電磁光譜中被探索得最少的范圍之一,但是,它在科學、安保以及醫(yī)藥等領域顯示出巨大的應用潛力。
比x射線或超聲波更安全
Ma繼續(xù)道:“與其它類型的紅外輻射相比,太赫茲紅外輻射在多數(shù)材料中穿透更深。它可以穿透許多介質材料,比如衣服、紙箱、塑料袋、甚至人體組織等。
然而,即使它能穿透深入人體,它依然是非電離輻射,因此,在醫(yī)學掃描中,它比x射線和超聲波等傳統(tǒng)方法更安全。”
Ma認為可能存在許多應用環(huán)境。“ 太赫茲輻射的非入侵性使其成為醫(yī)學應用環(huán)境的理想選擇,但是它也可以用于光譜分析、安保以及高速通信等領域。太赫茲光譜可以提供化學和生物化學方面的新信息,而采用太赫茲紅外成像技術的醫(yī)學掃描可以無創(chuàng)識別某些類型疾病的病灶部位,比如皮膚癌等。”
搜查炸藥或毒藥
Ma說:“它還可以用于加強機場安全檢查。太赫茲成像技術可用于搜查衣物、紙箱以及塑料袋下隱藏的物體,比如炸藥或武器等。炸藥或毒藥等許多化學或生物材料在太赫茲區(qū)域具備特別的指紋光譜吸收性。因此,通過借助炸藥或毒藥的太赫茲光譜指紋,我們可以識別炸藥或毒藥。” Ma稱,在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,太赫茲輻射也非常管用。“太赫茲通信系統(tǒng)具備潛力來提供更寬的頻帶寬度、更多方向的傳輸(對縮小天線尺寸非常有用)以及更安全的信息通信(得益于較短的傳輸距離)”。
目前,太赫茲成像技術是電磁光譜開發(fā)相對較少的部分。“我們實驗室太赫茲研究的重點是太赫茲光學組件制造以及系統(tǒng)集成。我們旨在改進太赫茲成像系統(tǒng)在醫(yī)學和安保領域中的使用性能,降低相關使用成本。FLIR i7 紅外熱像儀協(xié)助我們安全且準確地實現(xiàn)這一目標。”