מערכת ספקטרוסקופית עם לייזרים בגודל שבב מצליחה לקצץ את זמן הזיהוי של חומרי נפץ מדקות למיקרו-שניות
מאת לארי הארדסטי*

 ספקטרוסקופיית טרה-הרץ, העושה שימוש בחלק מספקטרום הקרינה האלקטרומגנטי, בין המקטעים של אור אינפרה-אדום וקרני מיקרוגל, מהווה זה מספר שנים סוג של 'הבטחה' כטכנולוגיה ביטחונית. הסיבה - יכולותיה לשלוף 'טביעת אצבע' ספקטרוסקופית של מגוון רחב של חומרים, כולל כימיקלים המשמשים בחומרי נפץ.
אולם ספטרוסקופיית טרה-הרץ מסורתית זקוקה למקור קרינה כבד בגודל מזוודה גדולה במיוחד, ודורשת כ-15 עד 30 דקות לצורך ניתוח של דגימה בודדת, דבר המונע מיישום השיטה באופנים מעשיים.
בכתב העת Optica הציגו חוקרי מעבדת האלקטרוניקה של אוניברסיטת MIT ושותפיהם מערכת ספקטרוסקופיית טרה-הרץ חדשה העושה שימוש בלייזר מפל קוונטיים (Quantum Cascade Laser – QCL), כמקור לקרינת טרה-הרץ בגודל שבב מחשב. המערכת מסוגלת לשלוף את החתימה הספקטרוסקופית של חומר תוך 100 מיקרו-שניות.
יעילותו של המכשיר גבוהה במיוחד לאור העובדה כי הוא פולט קרינת טרה-הרץ באופן המכונה 'מסרק תדרים',  כלומר טווח תדרים המופרד במרווחים שווים לכל אורכו.
"במחקר שעשינו אנו עונים על השאלה 'מהו היישום המעשי של מסרקי תדרים בשימוש בלייזר מפל קוונטים?' ", אומר יאנג ליאנג, סטודנט במחלקה להנדסת חשמל, ואחד ממחברי מאמר המחקר. "טווח הטרה-הרץ מהווה תחום מאוד ייחודי, עבורו ספקטרוסקופיה מהווה היישום הטוב ביותר, ומסרקי תדרים מבוססי QCL הם אופציה נהדרת עבור ספקטרוסקופיה."
חומרים שונים סופגים תדרים שונים של קרינת טרה-הרץ ברמות שונות, כך שלכל אחד מהם פרופיל ספיגת טרה-הרץ ייחודי. אולם, כיום עבודה עם ספקטרוסופיית טרה-הרץ, דורשת מדידה של תגובת החומר לכל אחד מהתדרים בנפרד. תהליך זה מחייב כיוון מחדש ומכאני של מערכת המדידה הספקטרוסקופית  וזו גם הסיבה לזמן הניכר ששיטה זו גוזלת.
אך בשל העובדה שהתדרים במסרק התדרים נמצאים ברווחים שווים, ניתן, באופן מתימטי, לבנות טביעת אצבע ליכולות הספיגה של החומר ממספר מדידות זעום וללא צורך לבצע התאמות מכאניות כלשהן.

למידע נוסף ולמגזין הדיגיטלי: http://www.hinet.co.il/mag/cm100/