سلام پرتوکار

این مطلب رو از سایت answers.com گرفته ام و ترجمه کردم امیدوارم کاستی های ترجمه ایشم بذارین پای بیسوادیه من!

امواج Tدر انتهای باند مادون قرمز، درست قبل از شروع باند مایکروویو قرار می گیرند. در فیزیک، تابش terahertz به امواج الکترومغناطیس ارسال شده در فرکانسهای محدوده تراهرتز گفته می شود. همچنین این امواج با عناوین دیگری خوانده می شوند مانند: تابش زیر میلی متری، امواج تراهرتز، نور تراهرتز، اشعه Ŧ ، نور Ŧ ، Ŧ - lux و THz. این اصطلاح معمولا برای منطقه ای از طیف الکترومغناطیسی استفاده می شود که  بین 300گیگا هرتز (¹¹ 10×3 هرتز) و 3 تراهرتز (10¹²×3 هرتز) قرار می گیرند، مربوط به محدوده طول موج های بین 1 میلی متر (بالای لبه فرکانس باند ماکروویو) و 100 میکرومتر(طول موجهای بلند نور مادون قرمز) می شوند.

این امواج معمولا قابل مشاهده هستند، مثل اشعه مادون قرمز یا ماکروویو. تابش تراهرتز غیریونیزان است و می تواند به طیف گسترده ای از مواد غیرهادی نفوذ کند. تابش تراهرتز می تواند از طریق لباس، کاغذ، مقوا، چوب، سنگ، پلاستیک و سرامیک عبور کند. همچنین می تواند  در مه و ابرها، نفوذ کند اما  نمی تواند در فلز یا آب  نفوذ کند. بالاترین نقطه انتقال جوی اشعه تی در قله کوه   Mauna kea قرار دارد به طور کلی از این منطقه طیف الکترومغناطیس در گستره ای از  ۳THz تا 1، در سطح 0.001 میلیمتر بخار آب معلق، انتقال می یابد.

جو زمین جاذب قوی تشعشع t است، بنابراین طیف وسیعی از تابش تراهرتز کاملا کاسته می شود،این محدودیت تابش تراهرتز مانع استفاده از این اشعه در مخابرات شده است. علاوه بر این، تولید و کشف پرتو همدوس تراهرتز تا سال 1990به لحاظ فنی چالش برانگیز بوده است.

اشعه T از بخشی به عنوان جسم سیاه واز هر چیزی با درجه حرارت بالاتر از 10 کلوین ساطع می شود. با وجود اینکه این انتشار گرمایی بسیار ضعیف است مشاهده این فرکانس ها برای مشخص کردن سردی 20 –10 کلوینی گرد و غبار بین ستارگان  کهکشان راه شیری و کهکشانهای دوردست مهم است. تلسکوپ هایی که  در این گروه قرار دارند عبارتند از : تلسکوپ جیمز کلرک ماکسول،رصدخانه مائو که آ در هاوایی، بالون حامل تلسکوپ بلاست، و تلسکوپ ریزمیلیمتری هاینریش هرتز در رصدخانه بین المللی کوه گراهام در آریزونا. تلسکوپ های برنامه ریزی شده ریز میلیمتری عبارتند از آرایه بزرگ میلیمتری آتاکاما و رصدخانه فضایی هرشل. کدورت جو زمین مشاهده تابش ریزمیلیمتری را به سایت های این رصدخانه ها در ارتفاعات بسیار بالا و فضا محدود نموده است.

تا سال 2004 موارد استفاده اشعه تراهرتز به شرح زیر بوده است:

• گیروترون ( تیوب خلایی که به وسیله گروهی از الکترونها با حرکت سیکلوترون در میدان  بسیار قوی الکترومغناطیسی امواج ریزمیلیمتری منتشر می کند)
• نوسان ساز وارونه موج(BWO)
• لیزر مادون قرمز)  (FIR laser
• لیزر آبشاری کوانتومی
• لیزر الکترون آزاد (FEL)
• منابع نور سنکروترون  
• منابع فوتومیکسینگ
• منابع چرخه منفرد طیف سنجی  در دامنه زمان تراهرتز مانند هادی نور ، سطح میدان و منتشر کننده های جبران نوری

اولین تصاویر تولید شده با استفاده از تابش t در سال1960 ایجاد شدند،اما در سال 1995، تصاویر تولید شده با استفاده از طیف نمای  دارای دامنه زمان تراهرتز هیجان بسیاری ایجاد کرد، و موجب رشد سریع علم و فن آوری تراهرتز شد، این هیجان همراه با رواج یافتن اصطلاح  اشعه Ŧ، حتی در یک رمان معاصر توسط تام کلنسی خود را نشان داد.

سالهاست که منابع حالت جامدی نیز از امواج میلی متری و ریزمیلیمتری وجود دارد. به عنوان مثال، ABمیلیمتر در پاریس؛ سیستمی است  که محدوده ای از GHz 8 تا  GHz 1000 را با منابع و آشکارسازهای حالت جامد تحت پوشش قرار می دهد. امروزه ، دامنه زمانی اصلی کار از طریق لیزر مافوق سریع انجام می شود.

در اواسط سال 2007، دانشمندان دپارتمان آزمایشگاه ملی انرژی آرگون ایالات متحده، همراه با همکاری ترکیه و ژاپن، اعلام کردند که دستگاهی جمع و جور و قابل حمل ساخته اند که با باتری کار می کند واشعه Ŧ یا اشعه terahertz تولید می کند. این گروه به وسیله اولریک ولپ از دانشمندان بخش مواد آرگونی رهبری شده اند. این منبع جدید اشعه Ŧ از بلورهای ابررسانا با دمای بسیار بالا که در دانشگاه Tsukuba  ژاپن ساخته شده اند، استفاده می کند. این کریستال ها شامل تعداد بسیاری از پیوندهای جوزفسون هستند که خاصیت الکتریکی منحصر به فردی از خود نشان می دهند و طبق اثرجوزفسون، درصورتیكه دو قطعه ابررسانا توسط یك عایق بسیار نازك (حدود یك نانومتر) به یكدیگر متصل شوند، جفت الكترونهای كوپر می‌توانند از عایق عبور نمایند. مقدار جریان الكتریكی ایجاد شده به ولتاژ اتصال و میدان مغناطیسی وابسته است. بر اساس تحقیقات ولپ حتی ولتاژ کوچکی می تواند به راحتی این ابررسانا ها را وادار کند تا فرکانسهایی در محدوده terahertz ایجاد نمایند.

در سال 2008 مهندسان  دانشگاه هاروارد اعلام کردند که در حرارت اتاق، نیمه هادی از منبع تابش همدوس Terahertz ساخته اند. تا آن زمان منابع خنک کننده برودتی مورد نیاز بود که به شدت استفاده از ابررساناها را در کاربردهای روزمره محدود می کرد.

در سال 2009 علاوه بر پرتوهای ایکس، امواج Ŧ تولید می شوند، تابشی که قطبی نیست.

کاربردهای نظری و تکنولوژیک در حال توسعه

• تصویربرداری پزشکی :
  • تابش T غیریونیزان است در نتیجه بر خلاف اشعه ایکس از این اشعه آسیب رساندن به بافتها و دی ان ای انتظار نمی رود. برخی از فرکانسهای اشعه t می تواند چندین میلی متر در بافتهایی با محتوای کم آب (به عنوان مثال بافت چربی)  نفوذ و بازتاب نماید. تابش T همچنین می تواند تفاوت محتوای آب و چگالی بافت را مشخص کند. بنابراین می تواند روش تشخیصی موثری برای سرطان اپیتلیال، با استفاده از تصویربرداری امن تر و سیستم کمتر تهاجمی یا دردناکی باشد.
  • برخی از فرکانسهای اشعه t می تواند برای تصویربرداری 3بعدی از دندانها استفاده شود و ممکن است دقیق تر و امن تر از تصویربرداری مرسوم با اشعه ایکس در دندانپزشکی باشد.
• امنیتی :
  • تابش T می تواند در پارچه و پلاستیک نفوذ کند، بنابراین می تواند در بازرسی مورد استفاده قرار گیرد، مانند بررسی امنیتی اسلحه پنهان شده توسط افراد به صورت از راه دور. این موضوع به خاطر این است که هر ماده ای دارای طیف منحصر به فردی در محدوه تراهرتز است مثل اثر انگشت افراد که منحصر به فرد می باشد. این ویژگی امکان  ترکیب شناسه های طیفی را برای ایجاد تصویر به وجود آورده است. آشکارسازی غیر فعال علائم تراهرتز از نگرانی هایی در مورد حریم خصوصی جسمانی که دیگر آشکارسازها ایجاد می کنند با هدف گرفتن محدوده بسیار خاص تراهرتز از مواد و اشیاء،جلوگیری می کند
• کاربردعلمی و تصویربرداری :
  • طیف نمایی تابش t می تواند اطلاعات جدیدی در شیمی و بیوشیمی فراهم نماید.
  • اخیرا روش های  طیف سنجی در دامنه زمانی تراهرتز(THz TDS) و توموگرافی THz نشان داده است که این روشها  با انجام اندازه گیری هایی می توانند در بدست آوردن تصاویری از نمونه هایی که در محدوه طیف مات مرئی ونزدیک مادون قرمز هستند استفاده شوند. بهره برداری از THz - TDS محدود است، وقتی که نمونه بسیار نازک یا دارای قدرت جذب پایینی باشد، چون تشخیص تغییرات در تپش THz ناشی از نمونه که ناشی از نوسانات بلند مدت در منبع تولید لیزر می باشد بسیار مشکل است . با این حال ، THz - TDS اشعه ای تولید می کند که هم همدوس وهم دارای باند عریضی می باشد، بنابراین چنین تصاویری می توانند اطلاعات بیشتری از یک تصویر معمولی تشکیل شده از منبع تک فرکانس تولید کنند.
  •  کاربرد اولیه امواج ریزمیلیمتری در فیزیک، به منظورمطالعه ماده چگالیده در میدان های قوی مغناطیسی است، چرا که در میدان های قوی (بیش از حدود 15 تسلا)، فرکانس های لارمور در محدوده ریزمیلیمتری قرار می گیرند. این کار در بسیاری از آزمایشگاه های دارای میدان مغناطیسی قوی در سراسر جهان انجام می شود.
  • ستاره شناسی ریز میلیمتری.
  • تابش T می تواند به مورخان آثارهنری این امکان را بدهد که  قدمت تاریخی دیوارهای پوشیده شده از گچ و یا رنگ و نقاشی را ، بدون صدمه به آثار هنری نشان دهد.
• ارتباطات :
  • کاربردهای بالقوه ای در ارتباطات از راه دور در ارتفاعات بالاتر از ارتفاعی که در آن بخار آب باعث جذب سیگنال می شود وجود دارد مثل ارتباط: هواپیما به ماهواره، یا ماهواره به ماهواره.
• تولید :

کنترل کیفیت هنگام ساخت وبسته بندی کالاها به وسیله تابش تراهرتز به علت عبور تابش تراهرتز از پلاستیک و مقوا امکان پذیر است.

  اصطلاح Terahertz در مقابل اصطلاح امواج submillimeter

محدوده طیف terahertz طول موج بین 0.1 تا 1 میلی متر را پوشش می دهد،این طیف منطبق با طول موج باند submillimeter است. با این حال، به طور معمول، از واژه "terahertz"  اغلب  درمورد تولید و تشخیص با استفاده از لیزرهای پالسی استفاده می شود، مانند طیف نمای دامنه زمانی تراهرتز، در حالی که اصطلاح "submillimeter" برای تولید و تشخیص با تکنولوژی مایکروویو استفاده می شود ، مانند تشدید هارمونیک.

ایمنی

منطقه terahertz بین منطقه فرکانس های رادیویی و منطقه نوری به طور کلی با لیزر همراه است هر دو استاندارد ایمنی IEEE RF  و موسسه استاندارد ایمنی  لیزر ANSI، منطقه   terahertz را محدود ساخته، اما هر دوی این محدودیت ها مبتنی بر ایمنی در برون یابی می شود. اثرات حرارتی دربافت ها، طبیعی به نظر می رسد و از این رو، مدل مرسوم حرارتی  قابل پیش بینی است. پژوهش هایی در دست انجام اند که داده های این منطقه از طیف را به منظور تایید محدودیت های ایمنی جمع آوری می کنند.

در ماه اکتبر 2009، نشریه چکیده فناوری مکانیسم جدیدی از خسارت دی ان ای از تابش terahertz را گزارش داده است.

شواهدی مبنی بر آسیب تشعشع terahertz برسیستم های بیولوژیکی مشاهده شده است. الکساندروف وهمکارانش در مرکز مطالعات و تحقیقات غیر خطی در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو می گویند: " برخی از مطالعات گزارش شده آسیب های ژنتیکی قابل توجهی  نشان داده در حالی که دیگر مطالعات مشابه ، هیچ کدام را نشان نداده است " در حال حاضر این افراد فکر می کنند که می دانند چرا .

الکساندروف و همکارانش برای تحقیق دراین زمینه که THz چگونه با  دو رشته دی ان ای تداخل ایجاد می کند؛ مدلی ساختند تا بتوانند اطلاعات قابل توجهی بدست آورند. آنها می گویند که اگر چه نیروهای تولید شده بسیار کوچک هستند، اما اثرات تشدید کننده به امواج THz اجازه می دهد با ایجاد حباب در دو رشته دو رشته دی ان ای از هم جدا شوند، و به این صورت می توانند در فرایندهایی مانند بیان ژن و همانندسازی دی ان ای دخالت کنند و تاثیرات قابل توجهی داشته باشد.

 ترجمه سارا محمدی

استفاده از این مطلب با ذکر منبع بلامانع است