TeraSense terahertz imaging camera
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據麥姆斯咨詢報導，英國達勒姆大學（University of Durham）的研究人員，創建了一種新的成像系統，該系統在室溫下，利用原子蒸氣激發，將兆赫輻射轉換為可見光。
該系統可以使用傳統的高速攝影機，快速有效地獲取太赫茲圖像，而且新技術也讓兆赫輻射的應用開發，變得更容易。
兆赫輻射在電磁頻譜區域，介於紅外光和微波之間。理論上，它具有廣泛的應用前景，比如安全檢查、醫療成像和工業品質控制。但是，產生和探測0.1到10 THz的電磁波輻射，仍然是亟待突破的挑戰。
這段尚未被有效認識和利用的頻譜真空地帶，通常被稱為「兆赫輻射間隙」，雖然在很多不同的應用領域，存在著多種競爭性兆赫輻射技術，但它們各有缺點。
太赫茲的頻譜區域
那麼為什麼在有多餘的電磁頻譜可用時，還對兆赫輻射念念不忘呢？杜倫大學的Kevin Weatherill解釋說：「紙、塑料和布料等許多日常材料，對於這個區域的兆赫輻射來說都是透明的，因此，像X光一樣，它們可以對不透明的物體進行成像。而且由於能量低，輻射是非電離的，對生物和醫療應用很安全，而且它的波長足夠短，能夠實現高解析度的成像。」
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低速和噪音問題
目前已經開發出幾種兆赫輻射成像技術。有些系統利用單像素探測器，透過在物體上掃描兆赫輻射光束，來創建圖像，但這種方式過程很緩慢。
「利用小面積的焦平面陣列，或全視場感應器，可以一次性完成整個二維（2D）圖像的拍攝，」Weatherill說，「當前最先進的技術，可能是微測輻射熱計陣列（熱感應器）。不過由於靈敏度較低，它們的幀速率限制在30赫茲左右，因此需要很長時間來收集光子，才能高於背景噪聲呈現圖像。」
Weatherill和他的同事們，所創建的兆赫輻射成像系統，包括了一個充滿了銫原子的蒸氣池，和聚焦其上的三個紅外線雷射器。每個雷射器被精確地調諧到，銫原子三個連續躍遷能級中的一個。當這三個雷射器連續激發時，銫原子最終處於高激發的「里德堡態」。
原子躍遷到不同的里德堡態，需要吸收0.55 THz的光子能量，不過大約一微秒後將發生衰變。衰變過程將釋放綠色光子，這種光子能夠被普通的光學相機探測。
兆赫輻射在0.5 THz處，顯現出尖銳的共振響應，而其他頻率的兆赫輻射不會被探測到。因此，與其他探測兆赫輻射光子的技術不同，該技術可以可靠地從廣譜熱噪聲中，挑出窄頻信號，而且探測靈敏度大約是其他技術100倍。
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雙色成像
研究人員當前能夠獲得的兆赫輻射成像速度，可達到每秒3000幀。他們還在繼續優化他們的設備，並且相信從理論上採集數據的幀速率，應該可以達到1 MHz。另外，他們還熱衷於拓展其他方面的研究，例如探測其他頻率的兆赫輻射，以及雙色兆赫輻射成像。
杜倫大學的Lucy Downes說：「我也很想嘗試把它設置成反射模式，這樣我們就可以檢測大塊物體的表面缺陷。」
美國布朗大學（Brown University）的Daniel Mittleman表示，這套成像系統最明顯的應用，是在實驗室中：「像爆炸、衝擊波測試、固體的基礎物理研究，以及某些快速、極端自然現象等，都是兆赫輻射成像可大顯身手的地方，對任何可見光不透明的材料而言，兆赫輻射都是有趣的選擇。」
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對於更多的商業應用，他預見創造實用型兆赫輻射器件，將面臨諸多挑戰。「最終，將它們封裝好，然後拿到物理實驗室之外去使用，應該會很有意思。如果應用僅限於基礎物理研究，那麼這些挑戰就變得無關緊要了。如果想將它們應用到實驗室外的領域，那麼解決實用性的問題就很重要，而這個問題還需要我們進一步的探討。」
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