Balázs Richárd

Fényből hangot készít egy új T-sugár eljárás

Egy eszköz, ami hanggá alakítja a fényhullámokat, segíthet megnyitni az elektromágneses spektrum végső határát, a terahertz tartományt.

Az úgynevezett T-sugarak - melyek az emberi szem számára már túl hosszúk - hogy láthatók legyenek, segíthetnek a reptéri biztonságiaknak a vegyi anyagok, vagy fegyverek megtalálásában, lehetővé tehetik az orvosoknak a testszövetek feltérképezését, csökkentve az egészséges területek károsodását, sőt új eszközt adhatnak a csillagászok kezébe a távoli naprendszerek bolygóinak tanulmányozásához. A felsorolás persze ezzel még messze nem teljes, csupán néhány példát ragadtunk ki.

Mivel azonban a terahertzes frekvenciák a fény észleléséhez jelenleg alkalmazott speciális eszközök képességei közé esnek, a mérnököknek hatékonyan kell kiaknázni azokat. A Michigan Egyetem kutatói egy egyedi terahertzes detektort és képfeldolgozó rendszert mutattak be, ami képes áthidalni ezt a terahertz-rést. "A T-sugarat hanggá alakítjuk" - mondta Jay Guo, a Michigan villamosmérnök, számítógép tudományi és makromolekuláris tudományok professzora. "Detektorunkat, ami érzékeny, kompakt és szobahőmérsékleten működik, egy egészen szokatlan megközelítéssel alkottuk meg."

A detektor által létrehozott hang túl magas az emberi fül számára, hogy érzékelje. A terahertz-rés az elektromágneses spektrum mikrohullámú és infravörös sávjai között helyezkedik el. Az elektromágneses spektrum a leghosszabb, alacsony energiájú rádióhullámoktól a nagy energiájú gamma sugarakig terjed, köztük helyezkednek el a mikrohullámú frekvenciák, az infravörös, majd a látható hullámhosszok és a röntgen-sugarak.


A terahertz egy "tudományos szempontból gazdag" sáv, a mai detektorok azonban vagy túl nagyok és működésükhöz hidegen kell őket tartani, vagy nem képesek valós időben működni, számos alkalmazásnál jelentősen korlátozva használhatóságukat. Guo és munkatársai feltaláltak egy speciális energiaátalakítót, ami lehetővé teszi a fény hanggá alakítását. A szivacsos műanyag, az úgynevezett polidimetilsziloxán (PDMS) és szén nanocsövek keverékéből készült átalakító esetünkben a terahertzes fényt ultrahanghullámokká alakítja.

Amikor a terahertzes fény eléri az energiaátalakítót, a nanocsövek elnyelik és hővé alakítják. A hőt a PDMS-hez vezetik, ami kitágítja a műanyagot, létrehozva egy kimenő nyomáshullámot; ez az ultrahanghullám. Ez több, mint ezerszer magasabb az emberi fül számára még hallható hangoknál. "Sok módszer van az ultrahang észlelésére" - mondta Guo. "Ezzel egy bonyolult problémát egy olyan problémává alakítottunk, aminek már létezik megoldása."

Bár számtalan ultrahang-detektor létezik, a kutatók megalkottak egy saját változatot egy mikrogyűrű-rezonátor, vagyis egy mikroszkopikus műanyag gyűrű formájában. Az egész szerkezet mindössze pár milliméteres. Rendszerüket egy számítógéphez kapcsolták, amivel sikerült demonstrálni az alkalmazást. Az új detektor reakcióideje mindössze a milliomod másodperc töredéke, ami Guo szerint lehetővé teszi a valósidejű terahertzes képalkotást. A rendszer különbözik más hőalapú terahertz észlelő rendszerektől, mivel nem csak összefüggő T-sugarakra képes reagálni, hanem különálló terahertzes fényimpulzusokra is. Ennek köszönhetően nem érzékeny a külső hőmérséklet változásaira, emelte ki a rendszer legnagyobb erényét Guo.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • xyl #9
    Annak nincs sok értelme, hogy a kimenő sugarat hanggá alakítsa. Akkor már hangot sokkal egyszerűbben is elő tud állítani. Feltételezés: A T-sugárral pásztázok, a visszavert sugárból hangot csinálok - a hangot detektálom.

    Vol Jin-nek: Hát persze, hogy nem közvetlenül az elektromágneses hullámokat alakítja át. Kb. olyan, mint a rádió, ahol a hang modulálja a rádióhullámokat, azzal a különbséggel, hogy a demodulálás más elven működik. Kulcsszó: Thermophone
    Bármivel létrehozod a meleget, az helyi nyomásváltozást okoz, amit ha a hang ritmusában végzel, akkor hangot kapsz. A nagy durranás az, hogy szén nanocsövekkel sokkal érzékenyebb ketyerét lehet készíteni, mint pl. platinával lehetett.
  • zeneszp #8
    Számomra nem derül ki, hogy a visszavert elektromágneses hullámokat, vagy még a kimenőt alakítják-e hanggá.
  • Vol Jin #7
    Kétlem, hogy itt valós időben hanggá alakítanák az elektromágneses hullámokat. Ez jó, ha a burkológörbét lekövetné. Kétlem, hogy mechanikai rezgés akár Ghz-es tartományban is létezhet.
  • halgatyó #6
    Fényből hangot bármelyikünk tud csinálni. Pl. éjjel belevilágítok az asszony szemébe, lesz ott hang bőven :-DDDDD
  • xyl #5
    Szerintem a következőképpen működik: A teraherzes sugarak impulzussorozata rávetül az elnyelő anyagra. Az impulzus alatt az elnyelt sugárzástól az anyag felmelegszik és kitágul, a szünetekben összehúzódik és ez generálja az ultrahangot. Az ultrahang frekvenciája az impulzusfrekvenciától függ. Folyamatos egyenletes sugárzással nem kapnánk ultrahangot.
  • johnfly #4
    Ez a detektor attól lenne különleges, hogy olyan frekvenciájú elektromágneses hullámokat lehet vele "látni", amihez eddig nem volt valós időben közvetítő eszköz.
  • zeneszp #3
    Nem értem, hogy minek ide az elektromágneses hullámok. Ez tulajdonképpen egy ultrahang detektor. Attól különleges, hogy az ultrahangot egy különös műanyag segítségével közvetlen elektromágneses hullámokból állítják elő?
  • figyu #2
    Meg a fizikát se ártana valamilyen szinten érteni... Főleg, ha a rovat neve nem Divat, hanem tudomány.

    "az elektromágneses spektrum végső határát, a terahertz tartományt."
    A Terahertz kb. a spektrum közepén van...
    Alatta mikrohullám, majd a rádióhullámok (UHF, VHF, Rövidhullám, Hosszúhullám, .., extrém alacsony frekvencia (3..30Hz)
    Felette a látható fény, UV, Röntgen, végül a gamma.

    Tehát a az elektromágneses spektrum végső határai (a tudomány mai állása szerint) az extrém alacsony frekvencia és a gamma-sugárzás.


    Illetve ehhez nem kell fizikusnak lenni, egyszerű szövegértelmezés is elég lett volna:
    "A terahertz-rés az elektromágneses spektrum mikrohullámú és infravörös sávjai között helyezkedik el."

    Ha 2 másik között van akkor nem lehet "végső határ".
  • endrev #1
    Szóösszetételeket tanuljuk már meg...