Terahertz ışınları dünyasına giriyoruz

Güncelleme Tarihi:

Terahertz ışınları dünyasına giriyoruz
Oluşturulma Tarihi: Ekim 07, 2002 17:20

Elektromanyetik spektrum içinde gizli kalmış bir alan yakında açılacak ve insanın özel yaşamı artık eskisi gibi olmayacak. Röntgen ışınlarına kıyasla tehlikesiz olan terahertz ışınlarına hazırlanın.

Tıpta, astronomide, güvenlikte, paparazzi ve casusluk olaylarında, terahertz ışınları lazerleri yepyeni olanaklar yaratıyor.

Bilim adamları bugüne kadar, X-ışınlarından radyo dalgalarına kadar elektromanyetik ışınların tamamını inceledi. 100 terahertz kadar düşük frekanslarda ışık üreten lazerlerden, yaklaşık 100 gigahertz mikrodalga frekanslarında çalışan elektrik akımlarına kadar her şey biliniyor.

Ancak şimdi tüm bunların arasında bulunan ve elektromanyetik spektrumun henüz keşfedilmemiş alanlarından biri daha var; terahertz ışınları. Saniyede yaklaşık bir trilyon dalgalık frekansa sahip olan terahertz ışınları, ışık ve radyo dalgaları arasındaki boşlukta yer alıyor.

Terahertz, her iki komşusunun da özelliklerini taşıyor: radyo dalgaları gibi kimi katı maddelerin içinden geçebilirken, ışık gibi keskin görüntüler yaratmak için odaklanabilme yeteneğine de sahip. Işınlar, X-ışınları gibi vücudun içini de görebilirler, ancak bu işlemin tehlikeli yan etkileri bulunuyor. Bilim adamları, bu yeni teknolojiyi, kanser tanısı koymaktan, uçaklara binerken gizlenen silahları bulmaya kadar birçok alanda kullanmayı umuyor.

Şimdiye kadar bu dalgaları duymamış olabilirsiniz, ancak öğrenmeye hazır olun.

Teknolojiler tıkandı

Işık ve dalga boylarını üretmek için denenen ve test edilen tüm teknolojiler bir yere gelip tıkandı.

Radyo dalgalarını ele alalım. Bir radyo vericisi, elektronların saniyede 100 bin ila bir milyar kez ileri geri salındığı elektrik akımlarına dayanır.

Ancak, terahertz frekansında dalgalar elde etmek için, elektronların çok daha hızlı titreşmeleri gereklidir. Bu titreşimleri gerçekleştirmek için de, akımların, titreşimlerin kesilmemesi veya ışınların yanlış yerlere sızmaması için çok dikkatlice tasarlanmaları gerekir.

Benzer sorunlar, terahertz lazeri yaratmak istenildiğinde de ortaya çıkıyor. Lazerler, belirli frekanslarda ışın üretmek için meydana geldikleri maddelerin kimyasal özelliklerine bağlıdırlar. Bu maddeler, ışık veya bir elektrik yüküyle hareket geçirildiklerinde, elektronları enerji kazanır ve bir enerji seviyesinden diğerine geçerler. Bu elektronlar bu fazladan enerjiyi de daha sonra, proton vererek kaybederler.

Bilim adamları, lazerlerini geliştirmek için uğraşırken, TeraView adlı bir firma, terahertz dalgalarını pazarlamaya hazırlanıyor. 1980'lerde, belirli tipteki yarı iletken kristallere, görünür veya kızıl ötesi ışınların çok kısa itkileriyle vurulduğunda, kristallerin terahertz bölgesinde anlık ışın yaydığı saptandı.

Moleküler harita

Ürünlerini bu temele dayandıran TeraView, maddelerin moleküler yapılarını gösteren aletler üzerinde çalışıyor. Terahertz ışınları, bir madde üzerine gönderilir ve yansıyan sinyalin yoğunluğuyla, maddenin soğurma spektrumu belirlenir. Düşük frekanslı spektroskop, kimyasal analizler için çok kullanılan bir yöntem olmasına karşın, terahertz spektrumu da çok önemli bilgiler verebilir.

Bir terahertz soğurma değeri, hem molekül içi bağların hem de moleküller arası bağların bir sonucudur. Böylece, terahertz yalnızca büyük organik molekülleri tanımlamak için değil, bir molekülün alabileceği polimorf denilen farklı şekilleri de ayırt etmekte kullanılabilir.

TeraView, bir maddenin içindeki ışını boydan boya ölçerek, yüzeyin ‘‘moleküler haritasını'' çıkardı.

Öte yandan bazı polimorflara vücut tepki verebiliyor. Bu nedenle ilaç firmaları, kimyasalların zamanla nasıl değiştiklerini terahertzi kullanarak bulabilirler. Cambridge Üniversitesi'nden bir ekip, et içindeki yağ veya kas gibi dokuların, terahertz ışınları yardımıyla ayırt edilebildiğini gösterdi.

Bu sonuçtan hem gıda endüstrisi hem de dolguları ve çürükleri belirlemek isteyen diş hekimleri yararlanabilir.

Deri kanseri teşhisi

Aletin bir diğer kullanım alanıysa deri kanserinin erken teşhisi olabilir. TeraView'in Başkanı Don Arnone, kanserlerin yüzde 85'inin deride çıktığını belirtiyor.

Terahertz dünyasındaysa, kanserli alanlar, kanser olmayan alanlardan belirgin bir şekilde ayırt edilebiliyor. Arnone, terahertz sayesinde, derinin altında tümör gelişiminin görülebildiğini kaydediyor.

Arnone, tümörlerin, terahertz ışını altında bu kadar belirgin olarak gözükmesinin nedeninin, kanın, tümörün çevresinde, vücudun geri kalan bölümlerine göre daha fazla akması olduğuna inanıyor.

Tümörün etrafındaki bu fazladan sıvı, tümörü, tarayıcılarda görünür hale getiriyor. Geliştirilen aleti hastanelerde deneyen TeraView, şimdiye kadarki göstergelerin, terahertz görüntülemenin, deri kanserinin erken teşhisinde önemli bir rolü olduğunu gösterdiğini belirtiyor.

İlk terahertz kamera

Vücut dokusuna veya maddeye zarar vermeden karton, giysi ve hatta duvar içinden geçebilen terahertz dalgaları, gizlenen silahların bulunması veya insanların evlerinde gözetlenmesi için de kullanılabilir. Öte yandan, bu makinelerin, kızıl ötesi ışınlardan daha detaylı anatomi detay verip vermediği ve kimlerin bu makineleri kullanmasına izin verileceği henüz bilinmiyor.

İngiltere'deki Rutherford Appleton Laboratuarları'nda çalışan İngiliz araştırmacılar, dünyanın ilk terahertz kamerasını yapmak için uğraş veriyor. Ekibin başında bulunan Chris Mann, sistemi temmuzda tasarladıklarını ve ekimde de bitirmeyi planladıklarını söylüyor.

Kamerada kare düzleme yerleştirilmiş 16 detektör bulunuyor ve her bir detektör iki parçadan oluşuyor: terahertz ışınlarını toplayarak, bunları elektronik sinyallere dönüştüren yaklaşık 1 milimetre boyunda T-şeklindeki bir anten, ve terahertz ışınlarını toplayarak antene odaklayan özelleştirilmiş ‘‘optikler.''

New Scientist (14 Eylül) dergisinde yer alan habere göre, bu terahertz alet, günümüzdeki makinelerde veya teleskoplarda kullanılan cam lensler ve aynalardan farklı olarak, fotonik kristaller içerecek.

Silikondan yapılan bu kristaller, ışına odaklanabilir veya ışını yansıtabilir. Detektörler 0.3 ila 0.25 terahertz frekanslarında çalışacak. Araştırmacılar, kameranın bu aralıkta farklı maddeleri birbirinden ayırt edeceğini düşünüyor. Araştırmacıların önündeki en önemli engel, antenleri ve devrelerini küçük bir alana sıkıştırabilmek.

Bu projeye büyük paralar yatıran Avrupa Uzay Ajansı, terahertzten uzayda da faydalanmak istiyor. Örneğin astronomlar, spektrumun terahertz bölgesinde ışın yayan birçok yeni galaksi keşfetmeyi umuyor.

Havaalanı ve işyerlerineyeni elektronik bekçiler

Londra, Amsterdam ve Zürich havaalanında denenmekte olan sistem, uçaktan inen yolcuları gizli bir video kamerasıyla kaydettikten sonra Zürich’teki mülteci bürolarındaki işlemcilere gönderiyor. Böylece bilgisayar ekranındaki fotoğrafların üzerinde sarı bir kafes beliriyor. Bilgisayar bundan sonra alın ve dudak arasında kalan yüz bölgesindeki (kafes bu bölgeyi işaretliyor) karakteristik özellikleri buluyor ve bu noktalar arasındaki mesafeleri hesaplayarak bir veri dosyası oluşturuyor.

Bu tür bir dosya sadece birkaç kilobaytlık yer tutmasına rağmen yolcuların fizyonomisini neredeyse sıfır hata payıyla çıkarabiliyor. Bu yöntem sayesinde de dijital tıpkıbasım kısa saniyeler içinde kişilere ait verilerle karşılaştırılmakta.

Kimliklerini yitiren ya da yitirdiklerini iddia eden göçmen yolcular genelde hangi uçakla geldiklerini de bildirmiyorlar. Bu durumda geldikleri ülkeye kabul edilmedikleri taktirde havayolu şirketleri bu kişilerin dönüş biletlerini karşılamıyor. Fakat yolcuyu uçaktan inerken kaydeden sistem sayesinde şirketler yolcuların dönüş biletlerini ödemek zorunda kalacaklar.

Biyometri bilimi

Şu anda Hollanda ve İngiltere’nin büyük havaalanlarında ve Zürich’teki bir havaalanında kullanılmakta olan sistemin tekniğini, beden ölçülerini hesaplayan biyometri bilimi üretiyor.

Almanya’da bu tür araştırmaların yapıldığı Bochum Üniversitesi son yıllarda bir biyometri merkezi haline gelince gelişmeler aynı anda iki firmanın ilgisini çekmiş.

Bilim adamlarının amacı insanın görme yetisini taklit eden bir bilgisayar üretmekti. İnsan beyni görüntüleri mesela renk, biçim ve hareket olmak üzere farklı kanallarda analiz eder. Çip üzerine aktarılan bu nöronsal organizasyon ilkesini araştırmacılar ‘organik görüm’ olarak adlandırmışlar.

Araştırmalarını Bochum Üniversitesi’nin kampusunda sürdüren firmalardan ZN-Vision C-Vis firmasına göre daha iddialı. Firmanın geliştirdiği ZN-Face güvenlik sistemi, firma çalışanlarının yüzlerini kontrol ettikten sonra kapıyı otomatik olarak açıyor.

11 Eylül’ün etkisi

Biyometri pazarı özellikle de 11 Eylül’den sonra gelişmeye başladı. Wall Street Journal dergisine göre yatırımcıların en fazla ilgi gösterdikleri firmalar biyometri kuruluşları. Bazı bilgisayar uzmanlarının yeni teknikten henüz kuşkulu olmalarına rağmen dünya genelinde, bugün yılda 740 milyon Euroluk kazanç getiren biyometri pazarının, 2005 yılında yılda 1,5 milyar Euroluk kar getirecek kadar büyümesi beklenmekte.

ZN-Vision firmasının asıl hedefi, firma merkezleri, büyük bilgi işlem merkezleri ve atom santrallerinin girişlerini yeni güvenlik sistemleriyle donatmak. Almanya’da örneğin Deutsche Bank, Siemens ve AKW kuruluşlarına hizmet vermeye başlamış.

Bu kuruluşların girişlerinde metal bir sütun içine gizlenmiş bilgisayar bağlantılı bir kamera, kapıdaki kişinin yüzündeki 1700 noktayı tarıyor. İşlemci bellekteki fotoğrafı yeni verilerle karşılaştırırken, ısı ışınlarına göre de içeri girmek isteyen kişinin yüzüne farklı bir fotoğraf tutup tutmadığını kontrol etmekte.

Kumarhanede tanıma

Almanya’daki iki kumarhaneye yerleştirilen ZN- SmartEye sistemi, müşteriler arasında bağımlı olanları süzüyor.

Bir gece kulübünde bulunan sistem sabıkalı hırsızları tanıyarak alarm çalıyor. Ve emniyet müdürlüğündeki görevliler ZN- yazılım programıyla soyguncunun verilerini karşılaştırabiliyorlar.

ZN-Vision firmasının geliştirdiği diğer bir ürün ise üzerinde yolcunun biyometrik verileri bulunan bir uçuş kartı. ‘Böylece sık yolculuk edenlere özel bir giriş kapısı ayarlanabilir. Bu girişlere genelde yürüyen merdivenle ulaşılmakta’ diyor ZN-Vision firmasından Marcel Yon. Çünkü insanlar yürüyen merdivenlerde genelde hareketsiz duruyor ve anlamlı bir biçimde çevreyi süzüyorlar. Bu durumda da kameraya iyi bir görüntü oluşturmak için yeterince zaman kalıyor. Sonuçta yazılım programları genelde iyi işlemesine rağmen görüntü kalitesinde hala sorunlar yaşanmakta. Yüz taraması kişinin belli bir açıdan kameraya bakması durumunda daha iyi işlemekte. Yoksa fotoğraflar rasgele alınmış görüntülerde olduğu gibi gölgeli çıkıyor.
Haberle ilgili daha fazlası:

BAKMADAN GEÇME!