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Fachartikel aus Labor, Analytik und Qualitätskontrolle

15.06.2009

Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) Chemische Analytik und Bildgebung mit gepulster Terahertz-Strahlung

Dr. Markus Walther Kontakt, Prof. Hanspeter Helm, Freiburger Materialforschungszentrum (FMF)
Dr. Bernd Fischer, The University of Adelaide


Zur Zeit wird regelmäßig sowohl in der Presse als auch von Forschungseinrichtungen und Firmen über das große Potenzial der Terahertz (THz)-Technologie berichtet. Tatsächlich bietet der Einsatz der THz-Strahlung eine Vielzahl neuartiger Möglichkeiten, beispielsweise in der chemischen Analytik, der medizinischen Diagnostik, für zukünftige Telekommunikationsanwendungen oder auch im Bereich der Sicherheitstechnik. Prominentes Beispiel sind die so genannten "Terahertz Körperscanner", die trotz persönlichkeitsrechtlicher Bedenken inzwischen schon routinemäßig an internationalen Flughäfen, vornehmlich in den USA, zum Einsatz kommen.

Des Weiteren sind bereits verschiedene kommerzielle Systeme erhältlich, welche mittels Transmissionsmessung spektroskopische Informationen zur Bestimmung der Zusammensetzung oder von strukturellen Merkmalen einer Probe nutzen. Diese werden in ersten Anwendungen und Pilotstudien unter anderem zur medizinischen Bildgebung und Diagnostik, in der pharmazeutischen Wirkstoffanalyse oder auch für Kontrollen im sicherheitstechnischen Bereich eingesetzt.

Trotz einer Vielzahl potenzieller Einsatzbereiche scheitern viele Anwendungen oft noch an den fundamentalen Einschränkungen der THz-Technologie, wie etwa ihrer unzureichenden Empfindlichkeit, speziell im Bereich der biologischen und chemischen Analytik und Sensorik.

Im Rahmen dieses Beitrages soll ein kurzer Überblick über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Terahertz-Strahlung, insbesondere zur Analyse chemischer Substanzen, gegeben werden. Gerade die Spektroskopie mit gepulster und damit breitbandiger THz-Strahlung bietet hier große Möglichkeiten. Dabei kann die spektrale Information mit räumlicher Auflösung kombiniert und damit spektrale THz-Bildgebung betrieben werden. Hier sollen neben den Möglichkeiten auch die Begrenzungen der Technologie ausgeführt und aktuelle Ansätze zu deren Überwindung aufgezeigt werden.

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