在今天的数字时代,“物联网”设备(嵌入软件和传感器)的使用已经变得普遍。这些设备包括无线设备、自动机械、可穿戴传感器和安全系统。由于它们复杂的结构和性能,需要仔细检查它们,以评估其安全性和实用性,并排除任何潜在的缺陷。但同时,必须避免在检查过程中对设备造成损坏。

太赫兹(THz)成像是一种基于频率在0.1到10 THz之间的辐射的无损成像方法,由于其高穿透性、分辨率和灵敏度而迅速得到普及。然而,传统的太赫兹相机体积大和刚性,因此限制了它们在不均匀表面成像方面的潜力。此外,它们的高成本和传感器配置中缺乏多功能性,使它们成为一个相当不切实际的替代方案,需要更具适应性的传感器。

为此,由Yukio Kawano副教授领导的东京工业大学研究团队通过设计一个灵活独立的太赫兹传感器阵列来解决这一问题,该传感器阵列可以用于对不规则形状物体的盲区进行成像。

“考虑到测试对象在形状、结构和尺寸上的多样性,摄像机的设计和传感器必须适应不同的配置。在我们的研究中,我们已经开发了一种简单而经济有效的制造方法,以产生具有适应性形状的太赫兹摄像机,”Kawano博士说。

科学家们知道,用于此类传感器的材料必须对太赫兹光谱具有良好的吸收能力,并能高效地将发射信号转换为可检测的电子信号。因此,他们选择了具有良好机械强度和柔韧性的碳纳米管(CNT)薄膜。他们让碳纳米管溶液通过带有激光诱导狭缝的聚酰亚胺薄膜和真空滤膜。在干燥后,碳纳米管溶液作为一个独立的悬浮结构之间的图案聚酰亚胺膜层。此外,他们开发了一种简单的制备工艺,基于碳纳米管薄膜阵列的自组装及其在两端形成电极的能力。

为此,他们在带图案的聚酰亚胺薄膜上蒸发金属电极。这些过程一起生成了一个具有多个摄像机的太赫兹摄像机贴片。有趣的是,悬浮碳纳米管薄膜的结构可以通过改变过滤条件和摩擦力来改变,从而使过程可定制。

此外,贴片可以用剪刀剪成更小的便携式和可穿戴传感器,可以附着在测试对象的表面,以获得更好的覆盖。研究人员通过检测和可视化树脂中裂缝、杂质和不均匀的聚合物涂层,以及检测弯曲管道中的污泥,展示了它的工业应用,从而突出了相机在质量控制操作中的潜力。

欲了解更多信息,请联系Kazuhide Hasegawa此电子邮件地址正在受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript来查看它。


光子与成像技术杂志

本文首次发表于《华尔街日报》2021年5月号光子与成像技术杂志。

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