Bir Devrimci Radyasyon:
Terahertz Dalgaları ve Uygulama Alanları
Bahsettiğimiz Terahertz dalgaları uzun süredir havaalanlarında günlük yaşamın bir parçası olarak kullanılıyor. Terahertz radyasyonuna dayalı, vücut tarayıcıları ile yolcular kontrol ediliyor.
Metal dedektörler ve güvenlik kontrolleri ile tarama yapmak yerine, terahertz dalgalarıyla yolcuların giysilerine kolayca nüfuz eden cihazlar geliştirildi. Sadece havaalanlarında değil, terahertz teknolojisi uzun süredir diğer alanlarda da kullanılmaktadır.
Terahertz radyasyonu, kızılötesi ışık ve mikrodalgalar arasındaki frekans aralığında bulunan, elektromanyetik radyasyondur.
Dalga boyları milimetrenin onda birinden büyük ve bir milimetreden küçüktür. Işınları, giysiler, plastik, kağıt veya ince ahşaptan kolayca parlar. Öte yandan, metalik nesnelere çarptığında, malzemenin yoğunluğuna bağlı olarak farklı derecelerde yansıma yapar.
Terahertz radyasyonu aynı zamanda doğal ısı radyasyonunun da bir parçasıdır. Vücudumuz bu ışınların küçük bir kısmını kızılötesi radyasyonla birlikte cildin yüzeyine yayar.
Çoğu havalimanında bulunduğu için yolculuk yapanlar terahertz radyasyonuna aşinadır. Artık dünya çapında vücut tarayıcısı olarak güvenlik kontrolleri için kullanılmaktadır.
Tarayıcılar yolcuları metal dedektörlerden daha hızlı tarar ve hatta giysilerin altındaki sıvıları ve tozları ortaya çıkarır. Bu, insanları taramanın gereksiz olduğu ve güvenlik kontrollerinin de genellikle daha hızlı çalışabileceği anlamına gelir.
Havaalanındaki vücut tarayıcıları, yolcuların vücudundan yansıyan terahertz dalgaları ile aydınlanır. Giysilerin altına saklanan nesneler vücut dokusundan farklı yoğunluğa sahip oldukları için daha fazla radyasyon yansıtır. Hassas sensörler aracılıyla, bu nesneler bir monitörde görüntü olarak görülür.
Tarayıcının ekranı, nesnelerin gizlendiği yerleri renkli işaret olarak gösterir. Genellikle işaretler tek başına tam olarak ne olduğunu söylemediğinden, güvenlik personeli böyle bir durumda şüpheli alanları tarar. Bu prensibe göre çalışan tarayıcılara ise, aktif sistemler denir.
Bununla birlikte, diğer uygulama alanlarının arasında, yalnızca insanların kendileri tarafından yayılan radyasyonu ölçen tarayıcılar da bulunur. Bu örneğin, insanların kapalı bir ortamda olup olmadığını tespit etmek için kullanılır. Bir araçla insan kaçakçılığını tespitte gayet işlevseldir. Bu amaçla kullanılmasına ise, pasif sistemler denir. Bu cihazın sağlık için hiçbir riski yoktur.
Peki bu radyasyon neden bu kadar uygun?
Kaiserslautern'deki Fraunhofer Fiziksel Ölçüm Teknikleri Enstitüsü'nden (IPM) Elmar Wagner "Terahertz radyasyonu insanlara zararsızdır" diyor. Terahertz ışınları ilk bakışta zararlı X ışınlarına benzer görünse de Federal Radyasyondan Korunma Dairesine göre vücuda hiçbir zarar vermez.
Nedeni: Terahertz radyasyonu uzun dalgalıdır ve nispeten düşük bir yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle yüksek enerjili kısa dalga X ışınlarının aksine, iyonlaştırıcı değildir.
Bu, vücudumuzdaki atom veya moleküllerden elektronları deviremeyecekleri, dolayısıyla hücrelere veya genlere herhangi bir zarar vermeyecekleri anlamına gelir.
Terahertz dalgalarının enerjisi, sadece vücut yüzeyindeki molekülleri titreştirmeye yeterlidir. Bu, terahertz dalgalarının X-ışını veya radyoaktif radyasyondan temel farkı işte budur.
Bu vücut tarayıcısı, 31 Aralık 2009'da ilk kez Amsterdam'daki Schiphol Havaalanı tanıtıldı. Yeni teknoloji kısa sürede uluslararası hale geldi. 2010 sonbaharında, artık Amerika Birleşik Devletleri'nde 310'dan fazla cihaz kullanılıyordu. Almanya da aynı şeyi yaptı, 27 Eylül 2010'da, gönüllüler ile yeni güvenlik kontrolünü denediği Hamburg Havaalanında pratik bir teste başlattı.
Hamburg Havalimanı 2014'ten beridir de gelişmiş vücut tarayıcıları kullanıyor. Yine 2014 yılında, olumlu deneyime dayanarak, yetkililer yeni teknolojiyi tüm dünyaya tanıtmaya karar verdiler ve vücut taramaları artık Alman havalimanlarında günlük yaşamın bir parçası haline geldi.
Röntgen ışınına maruz kalan insanların mahremiyetine ilişkin ilk endişeler, test aşamalarından sonra ortadan kaldırıldı. Vücut tarayıcıları teorik olarak bedenlerimizi çok detaylı bir şekilde görebilir. Ancak pratikte, sistemler kasıtlı olarak insanları sadece piktogramlar olarak temsil edecek şekilde programlanmıştır. Tıpkı bir tür çubuk figürü sembolik görüntü gibi.
Bu nedenle, havalimanındaki yolcuların, güvenlik görevlilerinin vücudunun samimi ayrıntılarını ekranda göreceğinden endişelenmesine gerek yok. Ayrıca kontrolden sonra veriler hemen siliniyor.
Ancak bu cihazın zayıf bir noktası var. Suyun, terahertz ışınlarını emmesi vücut tarayıcı teknolojisi için bir sorun teşkil ediyor. Güvenlik kontrolünden önce bir kişi çok terlerse veya yağmurda ıslanmışsa, artık kıyafetlerinin altına sanal olarak bakılamıyor. Ek olarak, tarayıcı ağız boşluğu ve güçlü kıvrımlar arasındaki alanları görüntüleyemiyor. Bu yerlerde gizlenen nesneler dolayısıyla tespit edilemiyor.
Yine de geleneksel metal dedektörlerinin aksine, terahertz tarayıcılar ayrıca giysilerimizin altındaki sıvıları veya tozları algılıyor.
Terahertz tarayıcılar, mumyalar ve malzemeler için de kullanışlıdır
Freiburg ve Zürih Üniversitelerinden araştırmacılar, bu radyasyonu tamamen farklı bir alanda kullandılar. Mumya parçaları için bir terahertz tarayıcı geliştirdiler. 3.000 yıllık mumyalanmış bir elin içine, bu tarayıcı ile X ışınlarına nazaran çok daha nazik bir şekilde bakabildiler. Hatta terahertzin görüşü kemiğe kadar ulaştı. Terahertz tarayıcının dalgalarıyla, muskalar ve silahlar bile tamamen mumyalanmış bir cesedin bandajlarından tanımlanabildi.
Fraunhofer araştırmacısı Elmar Wagner’a göre, bu radyasyon aynı zamanda teknik malzemeler hakkında da fikir verebiliyor.
"Terahertz dalgalarında, görünür ışıkta, yakın kızılötesi ve X-ışını aralığında olduğundan farklı şeyler görüyoruz" diyor. Bir duvarın durumu veya ambalajlanmış bir malın düzenini bozmadan, güvenilir bir şekilde ve hasara neden olmadan kontrol edilebiliyor.
Örneğin, kapalı mektupları veya paketleri kontrol etmek için kullanmaya çok uygun. Bu tarayıcılar postada patlayıcı veya uyuşturucu olup olmadığını kolayca ve hızlı bir şekilde analiz eder.
Terahertz dalgaları, halihazırda piyasada bulunan ilaçlar için bile faydalı olabilir. Ambalajdan yansıyan dalgalar, ilacın içerdiği maddeleri ve yardımcı maddeleri hakkında bilgi verir. Wagner, "Terahertz tarayıcılarını, sahte ürünleri ortaya çıkarmak için kullanılabiliriz" diyor.
Bu arada, terahertz tarayıcıları artık sadece insanları veya malları kontrol etmek için kullanılmıyor.
Bu teknoloji ormancılığı bile kolaylaştırıyor. Ormandaki ağaçları, böceklerin ve zararlıların istilasına karşı korumak için, araştırmacılar yeni bir teknoloji geliştirdiler. Taşınabilir bir terahertz tarayıcı yardımıyla, ormancılar küçük parazitleri hızlı ve daha az çabayla artık tespit edebiliyorlar.
Şimdiye kadarki, terahertz ahşap taramaları yalnızca düz tahtalar veya panellerle mümkündü. Uygulamalı Bilim ve Sanat Üniversitesi'nden (HAWK) Kristi Krügener ve ekibi, döner sinyal ve alıcı kafa sayesinde yuvarlak ve düzensiz şekilli nesneleri de yüksek çözünürlüklü tarayan bir tarayıcı geliştirdi.
Krügener, "Bu tür terahertz ölçümlerinin derinlik çözünürlüğü, geleneksel X-ışını tekniklerinden daha yüksek ve mikro tomografiler ile karşılaştırılabilinir. İşte bu büyük avantaj sağlar." diye açıklıyor.
Şili'deki ALMA Uzay Teleskobunda da Terahertz tarayıcılar kullanılmaya başlandı. Bu sayede milimetre ve milimetre altı ışıkta, daha önce astronomide gölge olarak nitelendirilen şeyler görünür hale geldi. Dolayısıyla, evrende her yerde bulunan tozları daha net inceleme şansı yakalandı.
Ancak terahertz radyasyonu yalnızca insanları ve nesneleri aydınlatmakla kalmaz, aynı zamanda hızlı kablosuz veri iletimi sağlar. 2017'de araştırmacılar, terahertz radyasyonu ile saniyede 100 gigabit kablosuz iletim kaydı elde ettiler. Bu, mevcut radyo teknolojilerine kıyasla iletim kapasitesinde beş ila on kat artış anlamına geliyor.
Fraunhofer Heinrich Hertz Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, bir deneyde terahertz dalgaları kullanarak 4K videonun ilk gerçek zamanlı aktarımını da gösterdiler. Veri hızı da saniyede 100 gigabit'e ulaştı. Bu mevcut 4G ve 5G hücresel teknolojilerden önemli ölçüde daha fazladır.
Terahertz tarayıcı, 300 gigahertz'in üzerindeki frekansları kullanır. Dolayısıyla geleneksel mobil iletişimden daha kısa dalga boylarını kullanıyor demektir. İşte bu, daha yüksek veri hızları sağlar, anlamına geliyor.
Araştırmacılar, terahertz iletiminin, olası uygulamaların, kablo veya fiber optik yoluyla da İnternet'in yerini alacağını söylüyorlar.
Bilim adamları, kırsal alanlardaki kullanıcıların kablosuz bağlantısı nedeniyle gelecekte terahertz iletimini rahatlıkla kullanılarak, internet erişimine ulaşmalarının gayet mümkün olabileceğini dile getiriyorlar.
Çeviri: İnanç Kaya
Kaynak: https://www.wissen.de/revolutionaere-strahlung-terahertzwellen-und-ihre-anwendungen
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder