Новая гибкая терагерцовая камера может проверять объекты различной формы

В сегодняшнюю цифровую эпоху использование устройств «Интернета вещей» (встроенных в программное обеспечение и датчики) стало широко распространенным. Эти устройства включают в себя беспроводное оборудование, автономную технику, носимые датчики и системы безопасности. Из-за их сложной структуры и свойств необходимо тщательно изучить их, чтобы оценить их безопасность и полезность и исключить любые потенциальные дефекты. Но, в то же время, необходимо избегать повреждения устройства при осмотре.

Терагерцовая (ТГц) визуализация, основанная на излучении с частотами от 0,1 до 10 ТГц, является одним из таких неразрушающих методов, который быстро набирает популярность благодаря своей высокой проникающей способности, разрешению и чувствительности. Однако обычные ТГц-камеры громоздки и жестки, что ограничивает их возможности при съемке неровных поверхностей. Кроме того, их высокая стоимость и отсутствие универсальности в конфигурациях датчиков делают их довольно непрактичной альтернативой, требующей более адаптируемых датчиков.

С этой целью группа исследователей из Технологического института Токио под руководством доцента Юкио Кавано восполнила этот пробел, разработав гибкую и отдельно стоящую матрицу датчиков ТГц, которую можно использовать для отображения слепых концов объектов неправильной формы.

«Учитывая разнообразие форм, структур и размеров тестовых объектов, конструкция камеры и датчик должны быть адаптированы для соответствия различным конфигурациям. В нашем исследовании мы разработали простой и экономичный метод изготовления терагерцовых камер с адаптируемыми формами», — сказал д-р Кавано.

Ученые знали, что материал, используемый в таких датчиках, должен иметь хорошее поглощение в терагерцовом спектре наряду с высокой эффективностью преобразования излучения в детектируемые электрические сигналы. По этой причине они выбрали пленки из углеродных нанотрубок (УНТ), которые также обладают хорошей механической прочностью и гибкостью. Они пропускали раствор УНТ через полиимидную пленку с лазерно-индуцированными щелями и мембранный фильтр с помощью вакуума. После высыхания раствор УНТ оставался в виде свободностоящей подвесной структуры между слоями узорчатой ​​полиимидной пленки. Кроме того, они разработали простой процесс изготовления, основанный на самосборке массива пленок УНТ и его способности формировать электроды на обоих концах.

Для этого на узорчатую полиимидную пленку напыляли металлические электроды. Вместе эти процессы привели к созданию патч-листа терагерцовой камеры с несколькими камерами. Интересно, что структуру взвешенной пленки УНТ можно изменить, изменив условия фильтрации и, следовательно, силу трения, что сделает процесс настраиваемым.

Кроме того, патч-лист можно разрезать ножницами на более мелкие портативные и носимые датчики, которые можно прикрепить к поверхности тестируемого объекта для лучшего охвата. Исследователи смогли продемонстрировать ее промышленное применение, обнаружив и визуализировав трещины, загрязнения и неравномерное покрытие полимеров в смоле, а также обнаружив шлам в изогнутой трубе, тем самым подчеркнув потенциал камеры для операций контроля качества.