Schematisk THz-närfältsmikroskopi baserad på en dynamisk luftplasmaöppning. Två femtosekundlaserpulser fokuserades i ömsesidigt vinkelräta riktningar för att generera två luftplasma (Plasma1 och Plasma2) nära provytan. Den infallande THz-strålen modulerades av korsglödtråden som skapades av luftplasman och den reflekterade THz-närfältssignalen mättes. Insättningen visar sambanden mellan de två luftplasma, THz-strålen och provet. Kredit:Xin-ke Wang, Jia-sheng Ye, Wen-feng Sun, Peng Han, Lei Hou och Yan Zhang
Som en ny långt-infraröd inspektionsmetod har utvecklingen av terahertz (THz) bildteknik väckt stor uppmärksamhet de senaste åren. Med de unika egenskaperna hos THz-strålning, såsom icke-joniserande fotonenergier och bred spektral information, har denna avbildningsteknik visat kraftfull tillämpningspotential inom många grundläggande forsknings- och industriområden. Upplösningen för THz-avbildning är dock alltid begränsad på grund av dess långa våglängd. Införandet av optiska närfältstekniker kan avsevärt förbättra upplösningen, men det är alltid viktigt att kräva att en THz-källa eller detektor närmar sig provet så långt som möjligt. För mjuka eller flytande material vid biomedicinsk avkänning och kemisk inspektion kan dessa prover lätt skadas och THz-källan eller detektorn kan vara förorenad i traditionella THz-närfältstekniker. Därför är det fortfarande en utmaning att uppnå THz-närfältsmikroskopi i bredare tillämpningsområden.
I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av forskare, ledda av professorerna Xin-ke Wang och Yan Zhang från Beijing Key Laboratory of Metamaterials and Devices, Key Laboratory of Terahertz Optoelectronics Ministry of Education, Department of Physics, Capital Normal University, Beijing, Kina, och medarbetare har utvecklat en ny THz närfältsmikroskopi för att uppnå THz sub-våglängdsavbildning utan att närma sig provet med några enheter.
I denna THz-närfältsteknik bildades ett korsfilament av två tvärluftplasma, som öppnade en dynamisk öppning för att modulera intensiteten hos en THz-stråle på en provyta. När korsfilamentet var tillräckligt nära provytan uppfylldes THz-avbildning med en upplösning på tiotals mikron. Genom att dra fördelar av denna teknik togs begränsningen av provvalet effektivt bort i traditionell THz-närfältsavbildning och provskador från korsfilamentet minimerades.
För att kontrollera teknikens prestanda mättes fyra olika typer av material och deras THz-undervåglängdsbilder erhölls framgångsrikt, inklusive ett testdiagram för metallisk upplösning, ett halvledarchip, ett plastmönster och en fet fläck. Dessutom lämpar sig tekniken i princip även för ett inkapslat prov, om dess förpackning är transparent för THz och synligt ljus. Därför kan det förväntas att den rapporterade metoden avsevärt kommer att bredda tillämpningarna av THz-närfältsmikroskopi, t.ex. biomedicinsk avkänning och kemisk inspektion. + Utforska vidare
