Digitalfotografie: CCD-Sensor erfasst Terahertzstrahlung

Wissenschaftler aus der Schweiz haben ein System entwickelt, um Terahertzlicht sichtbar zu machen. Sie setzen dafür einen herkömmlichen CCD-Sensor ein.

Artikel veröffentlicht am 28. Oktober 2015, 15:21 Uhr, Werner Pluta

CCD-Sensor für Terahertzlicht: 25-mal höhere Auflösung als ein Bolometer (Bild: Markus Fischer/Paul Scherrer Institut)

Schweizer Forschern ist es gelungen, Terahertzstrahlung mit einem herkömmlichen Bildsensor zu visualisieren, wie er vielen Digitalkameras eingesetzt wird. Gedacht ist das bildgebende System für wissenschaftliche Anwendungen.

Terahertzwellen liegen im Frequenzspektrum zwischen der Infrarotstrahlung und den Mikrowellen. Terahertzlicht besteht aus Photonen mit wenig Energie, weshalb es nur schwer sichtbar gemacht werden kann. Bisher werden dafür Bolometer eingesetzt. Die sind jedoch teuer, störanfällig und haben nur eine geringe Auflösung.

Terahertzlaser überwindet Sensitivitätsschranke

Die Forscher vom Paul-Scherrer-Institut in Villigen bei Zürich haben einen Terahertzlaser entwickelt, der eine höhere Intensität hat als bisherige Terahertzlaser. Damit hätten sie die Sensitivitätsschranke eines CCD-Sensors überwunden, sagt Projektleiter Christoph Hauri.

Das Licht des Terahertzlasers haben sie mit einem CCD-Sensor mit einer Auflösung von 1.360 x 1.024 Pixeln aufgenommen. "Jetzt, wo das Terahertzlicht intensiv genug ist, um es mit einem normalen CCD-Sensor visualisieren zu können, bekommen wir Bilder in einer 25-mal besseren Auflösung als mit dem Bolometer", sagt Mostafa Shalaby.

Anwendungen in Medizin und Sicherheitstechnik

Die Terahertzstrahlung durchdringt Papier, Kunststoff, Textilien oder Körpergewebe - letztere allerdings nur wenige Millimeter. Das macht sie unter anderem für die Medizin sowie für die Sicherheitstechnik interessant.

Terahertzstrahlung ermöglicht es beispielsweise, zu erkennen, ob eine Person unter der Kleidung eine Waffe trägt. Deshalb wird sie an Flughäfen in sogenannten Körper- oder Nacktscannern eingesetzt.

Terahertzwellen durchdringen die Haut

In der Medizin soll sie zur Diagnose eingesetzt werden, etwa zur Erkennung von Tumoren. Vorteil ist, dass Terahertz-Strahlung, anders als etwa die Röntgenstrahlung, wegen ihrer geringen Energie das Gewebe nicht schädigt.

Der Terahertz-CCD-Sensor ist gedacht für den Einsatz am Swissfel, einem Freie-Elektronen-Röntgenlaser, der im Frühjahr 2016 in Betrieb genommen werden soll. Die Forscher beschreiben das System in der Fachzeitschrift Nature Communications.