Mikä on Terahertz?

Terahertsi tarkoittaa biljoonaa kierrosta sekunnissa. Useimmiten lausetta sovelletaan säteilyn tyyppiin, jonka taajuus on noin biljoonaa sykliä sekunnissa. Termi voisi koskea myös kaikkea, mitä tapahtuu biljoonaa kertaa sekunnissa, kuten tiettyjä atomivärähtelyjä tai futuristisia tietokoneita, joiden kellonopeus on useita satoja kertoja nykyistä nopeampi. Teknologiassa ja teollisuudessa terahertsiaallot ovat erittäin kiinnostavia, koska tämä spektrin osa on yksi vaikeimmin tuotettavista ja sitä on vasta alkanut hyödyntää. Terahertsisäteilyä pidetään joskus infrapunasäteilyn osajoukkona.

Sähkömagneettisen spektrin terahertsinen osa määritellään säteilyksi, jonka taajuus on 300 gigahertsin (3 × 1011 Hz) ja 3 terahertsin (3 × 1012 Hz) välillä, mikä vastaa aallonpituuksia 1–100 mikrometriä. Tämä asettaa nämä aallot pitkän aallonpituuden infrapuna- ja lyhytaallonpituisen mikroaaltosäteilyn väliin. Koska niiden aallonpituus on alle millimetrin, näitä aaltoja kutsutaan myös submillimetriksi, kuten heijastuvat tähtitieteellisissä laitoksissa, jotka sieppaavat nämä aallot kosmosta, kuten Caltech Submillimeter Observatory Kaliforniassa ja Heinrich Hertz Submillimeter Telescope Arizonassa.

Kuten infrapuna -aallot, joita terahertsiaallot joskus pidetään osana, myös kaikki esineet missä tahansa lämpötilassa lähettävät pieniä määriä terahertsisäteilyä, mikä tarkoittaa kaikkea maailmankaikkeudessa. Kuitenkin toisin kuin aallot lähellä infrapunaspektriä, terahertsiaallot löytyvät pieninä määrinä. Infrapuna- ja mikroaaltojen tavoin ne kulkevat suoria viivoja ja ovat ionisoimattomia, turvallisia ja ei-radioaktiivisia. Ne voivat matkustaa monien johtamattomien materiaalien läpi, mukaan lukien vaatteet, paperi, pahvi, puu, rakennukset, keramiikka ja muovi. Ne voivat myös kulkea sumun ja pilvien läpi – tehokkaammin kuin infrapuna – mutta eivät metallia tai vettä. Infrapunavalon tavoin nämä aallot ovat lähes kokonaan maapallon ilmakehän tukossa.

Terahertsiaallot ovat osoittautuneet haastaviksi tuottamaan ja tarkkailemaan luotettavina terahertsisäteilylähteinä, jotka kehittyivät vasta 1990 -luvulla. Näitä ovat gyrotron, taaksepäin suuntautuva aalto -oskillaattori, synkrotronivalonlähteet, infrapunalaser, kvanttikaskadilaseri, vapaa elektroni -laser ja valomiksauslähteet. 1990 -luvulta lähtien näiden aaltojen tutkimus on alkanut tämän säteilyn kaupallistamisen ja käytön kautta hitaasti. Kellutettuja sovelluksia ovat lääketieteellinen kuvantaminen, turvallisuus, materiaalianalyysi, tiivistyneen aineen tutkimus voimakkaissa magneettikentissä, submillimetrinen tähtitiede, vanhojen kerrosten katsominen maalille taideteoksella, satelliitti-satelliitti tai lentokone-satelliitti-viestintä ja laadunvalvontakuvantaminen valmistukseen.