Anonim

"T-rays " يمكن أن يؤدي إلى تصوير طبي أكثر أمانًا

طبي

داريو بورغينو

27 مايو 2014

3 صور

تقنية جديدة يمكنها الكشف عن موجات تيراهيرتز في درجة حرارة الغرفة بسرعة وبدقة (الصورة: جامعة ميشيغان)

وجد الباحثون في جامعة ميشيغان طريقة للكشف الدقيق عن الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق تيراهيرتز عن طريق تحويلها أولاً إلى صوت. ويؤدي هذا التقدم إلى فتح تطبيقات جديدة تتراوح ما بين تشديد إجراءات أمن المطارات إلى التصوير الطبي الآمن.

يعرف المهندسون جيدا كيفية التعامل مع طيف واسع من الموجات الكهرومغناطيسية لإرسال واستقبال الإشارات. ومع ذلك ، فإن الموجات ذات الترددات التي تتراوح من 0.1 إلى 10 THz كانت حتى الآن زبونًا صعبًا للغاية. إن تردداتها عالية جداً بحيث لا يمكن قياسها مباشرة بواسطة الإلكترونيات الحديثة ، لذا يجب على العلماء الاعتماد على قياس خواصهم الفيزيائية ، مثل الطاقة وطول الموجة. لدينا طرق لفعل ذلك ، لكنها غير فعالة وغير عملية إلى حد كبير لأنه ، من بين أمور أخرى ، تحتاج هذه الأجهزة إلى تبريدها للعمل بشكل صحيح.

قام فريق بقيادة البروفيسور جاي غو في جامعة ميشيغان بتصميم واختبار محول يعمل على ملء ما يسمى بـ "فجوة تيراهيرتز" عن طريق تحويل موجات تيراهيرتز عالية التردد إلى موجات فوق صوتية ، والتي نعرف بالفعل كيفية معالجتها . الأهم من ذلك ، النظام يفعل ذلك بطريقة موثوقة ومريحة ، ويمكن أن تعمل في درجة حرارة الغرفة.

وإليك كيف يعمل. عندما ضربت الموجات في نطاق terahertz محول الطاقة ، يتم امتصاص طاقتهم بواسطة الأنابيب النانوية الكربونية وتحولت إلى حرارة. تعمل الحرارة على توسيع شبكة دقيقة من البلاستيك الإسفنجي المتعدد الأبعاد (PDMS) ، مما يخلق موجة ضغط في نطاق الموجات فوق الصوتية ، وهو أعلى بألف مرة مما يجعل الأذنين البشرية تلتقطان. وأخيرًا ، تلتقط رنانات ميكروفونات لا يتجاوز قطرها بضعة ملليمترات وتقيس موجات الموجات فوق الصوتية.

هذا الجهاز لديه سرعة استجابة أقل من واحد من المليون من الثانية ، وهو أربعة أوامر من حجم أسرع من الأجهزة المماثلة. وهذا يسمح لها باكتشاف نبضات فردية من موجات تيراهيرتز ، وليس مجرد تيارات مستمرة.

العثور على طريقة عملية للتفاعل مع هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي يفتح إمكانيات جديدة ومثيرة. لأحد ، كل جسم بضع درجات فوق الصفر المطلق ينبعث إشعاع الجسم الأسود على هذا الطيف. إن كشف هذه الموجات سوف يسمح لنا بتصوير الأشياء بدقة عن بعد ، من المخدرات والأسلحة في المطار إلى الغبار بين النجوم في أقاصي درب التبانة.

علاوة على ذلك ، ونظراً لأن الموجات الموجودة في هذا الطيف يُعتقد أنها غير ضارة بجسم الإنسان (مما يؤدي إلى زيادة معتدلة في درجة الحرارة فقط) ، فيمكن استخدامها أيضًا لإجراء تصوير طبي وتشخيصي أكثر أمانًا وفعالية.

تم وصف التقدم في العدد الأخير من مجلة Nature Photonics .

المصدر: جامعة ميتشيغان

يبلغ حجم الجهاز بأكمله بضعة مليمترات فقط (الصورة: جامعة ميشيغان)

تقنية جديدة يمكنها الكشف عن موجات تيراهيرتز في درجة حرارة الغرفة بسرعة وبدقة (الصورة: جامعة ميشيغان)

يتكون المحول من مادة بلاستيكية اسفنجية ذات أنابيب نانوية كربونية مدمجة (الصورة: جامعة ميشيغان)

موصى به اختيار المحرر