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Imágenes a frecuencia de terahercios como última defensa contra el terrorismo

John Federici, profesor de física en el NJIT (New Jersey Institute of Technology), considera que el uso de radiación a frecuencia de terahercios como una tecnología fundamental en la defensa contra los atacantes suicidas y otras actividades terroristas. Federici y su equipo de investigación recientemente describió los resultados experimentales de una cámara de vídeo digital que fue inventada en su laboratorio, que utiliza un sistema de imagen a frecuencia de terahercios. Algún día tal dispositivo podría ser usado para escanear a los pasajeros de aeropuertos de forma rápida y eficiente. «Video-Rate terahertz Interferometric and Synthetic Aperture Imaging» fue el artículo publicado en  Applied Optics (July, 2009).

El artículo examina los resultados experimentales de un dispositivo de vídeo . El dispositivo utiliza radiación a fecuencia de terahercios (THz) que emite una radiación continua de ancho de banda estrecho de 0.1 (THz). El instrumento crea una imagen bidimensional de un punto en un objeto. La imagen se reconstruye a un ritmo de 16 milisegundos por imagen con una matriz de detección de cuatro elementos.  El número de detectores, la configuración de la matriz de detección y qué tan bien están calibradas las líneas de base  afectan a la resolución de la imagen y calidad.

«Los científicos están a a favor de radiación de terahercios, ya que se puede transmitir a través de medios no metálicos y no polares», dijo Federici.  «Cuando un sistema de terahercios se usa correctamente, la gente puede ver a través de barreras ocultas tales como los envases, cartón corrugado, paredes, ropa, zapatos, bolsas para libros, revestimientos de píldoras, etc con el fin de sondear materiales ocultos o falseados.»

Una vez que los rayos penetran en los materiales, también pueden caracterizar lo que pudiera estar oculto -ya sean explosivos, agentes químicos o más- sobre la base de una huella espectral de los rayos, se puede identificar el material. La radiación de terahercios también plantea un mínimo o ningún riesgo para la salud ni a la persona que está siendo escaneado o para el gestor del dispositivo de  THz.

En este momento, los instrumentos que usan imágenes de terahercios son ampliamente utilizados en laboratorios y han mostrado un limitado uso en aplicaciones comerciales.  Sin embargo, un sistema de imagen de THz para el cribado de seguridad de personas no ha llegado aún al mercado. Los investigadores dicen que este sistema tardará por lo menos cinco años. El dispositivo de NJIT, sin embargo, muestra grandes posibilidades. De acuerdo con Federici, los sistemas de proyección de imagen de THz tienen una ventaja inherente sobre los sistemas de ondas milimétricas de imagen debido a la resolución intrínseca espacial mejorada que se puede lograr con los sistemas de menor longitud de onda THz (típicamente 300 micrómetros de longitud de onda) en comparación con los sistemas de longitud de onda milimétricas. Sin embargo, los sistemas de vídeo a THz, las tasas de imágenes no son tan avanzados como sus homólogos de ondas milimétricas.

Una de las limitaciones técnicas en la elaboración de imágenes de vídeo aTHz es el costo de los componentes de «hardware», incluidos los detectores de THz.  En consecuencia, los sistemas de proyección de imagen de THz crean imágenes usando un número muy pequeño de detectores en contraste con el millón o más detectores que se utilizan en cámaras digitales. De acuerdo con Federici, uno puede utilizar técnicas avanzadas de imagen, como métodos de síntesis de apertura de imagen, para compensar el número relativamente reducido de los detectores de THz en un sistema de imágenes.

«La idea ha sido la de aplicar los diferentes métodos de imágenes con las ondas de radio, donde muchas de las ideas para obtener imágenes de apertura sintética se originó con la radiación de terahercios», dijo Federici. Su equipo de investigación se ha centrado, en particular, sobre las aplicaciones de imágenes de apertura sintética en la gama  de terahercios.  «La ventaja de este método en particular es la capacidad de generar imágenes con un gran número de píxeles mediante un reducido número de detectores de terahercios. Este método de imagen también debe ser capaz de obtener imágenes de vídeo de cambio, lo que permite el seguimiento en tiempo real de las personas ocultando explosivos ocultos u otros peligros. » Un sistema de imagen típica sería análogo a una cámara fotográfica o de video diseñado para este propósito.

En 2005, Federici y su equipo de investigación recibió una patente de los EE.UU. para un sistema de imagen terahercios con un método que permite un número limitado de detectores. Desde 1995, las imágenes terahercios ha crecido en importancia y dispositivos nuevos y sofisticados y  equipos han llebado a los científicos a entender su potencial. El  US Department of Homeland Security, the Army Research Office, Department of Defense, and the National Science Foundation soportan el trabajo de investigación.

Mientras que los investigadores se han centrado en las posibles aplicaciones de los terahercios para la detección directa y proyección de imagen de portadores de armas y explosivos, dicen que otra aplicación es la detección remota de agentes químicos y biológicos en la atmósfera.

Fuente:  EurekAlert

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