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lunedì 30 aprile 2018

radiation source THz could offer safer alternative to x-rays / La fonte di radiazioni THz potrebbe offrire un'alternativa più sicura ai raggi X.

UK-China developed radiation source could offer safer alternative to x-rays  / La fonte di radiazioni sviluppata dal Regno Unito e dalla Cina potrebbe offrire un'alternativa più sicura ai raggi X.


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa



Researchers at Strathclyde University and Capital Normal University in Beijing are collaborating on the development of a new terahertz (THz) radiation source that could offer a less harmful alternative to x-rays.
THz radiation is far-infrared electromagnetic radiation that has a frequency between 0.1THz and 10THz (1THz = 10^12Hz), which fits between the mid-infrared and microwave spectra.
Unlike visible light, radiation penetrates materials such as plastic, cardboard, wood and composite materials, and is a promising replacement for X-rays used in imaging and security.
The vibrational and rotational spectral fingerprints of large molecules coincide with the THz band, which makes THz spectroscopy a powerful tool for identifying hazardous substances, such as drugs and explosives.
THz radiation is important for biology and medicine because many biological macromolecules, such as DNA and proteins, have their collective motion at THz frequencies. It can also be used to uncover the intricacies of semiconductors and nanostructures, and therefore are important tools for developing new electro-mechanical devices and solar cells.
Many different methods of generating THz radiation exist, including driving photocurrents in semiconductor antennas, excitation of quantum wells and optical rectification in electro-optic crystals. However, their maximum power is restricted because of damage to the optical materials at high powers. The use of Plasma acceleration to accelerate charged particles has long been viewed as an attractive alternative.
Led by Strathclyde’s Prof Dino Jaroszynski, the group has shown experimentally that unprecedentedly high-charge bunches of relativistic electrons can be produced by a laser wakefield accelerator (LWFA). These are produced in addition to the usual high-energy, low-charge beams that are emitted.
The team showed that when an intense ultra-short laser pulse is focussed into helium gas, a plasma bubble moving at the nearly the speed of light is formed. These high-charge beams of electrons are distinct from the usual low-charge (picocoloumb), high-energy (100s MeV to GeV), femtosecond duration electron bunches that are commonly observed from the LWFA.
Prof Jaroszynski, who is the director of the Scottish Centre for the Application Plasma-based Accelerators (SCAPA), project, said: “This is an unprecedented efficiency at these THz energies. The increasing availability of intense THz sources will lead to completely new avenues in science and technology.
“New tools for scientists lead to new advances. The interaction of intense THz radiation with matter allows access to nonlinear processes, which enables the identification of normally hidden phenomena, and also unique control of matter, such as aligning molecules using high THz fields or distorting band structure in semiconductors.
ITALIANO
I ricercatori della Strathclyde University e della Capital Normal University di Pechino stanno collaborando allo sviluppo di una nuova fonte di radiazione terahertz (THz) che potrebbe offrire un'alternativa meno dannosa ai raggi X.
La radiazione THz è una radiazione elettromagnetica a infrarossi lontani che ha una frequenza compresa tra 0,1THz e 10THz (1THz = 10 ^ 12Hz), che si adatta tra gli spettri del medio infrarosso e delle microonde.
A differenza della luce visibile, la radiazione penetra materiali come plastica, cartone, legno e materiali compositi ed è un promettente sostituto per i raggi X utilizzati nell'imaging e nella sicurezza.
Le frequenze vibrazionali e rotazionali di grandi molecole coincidono con la banda THz, il che rende la spettroscopia THz un potente strumento per l'identificazione di sostanze pericolose, come farmaci ed esplosivi.
Le radiazioni THz sono importanti per la biologia e la medicina perché molte macromolecole biologiche, come il DNA e le proteine, hanno il loro movimento collettivo alle frequenze THz. Può anche essere usato per scoprire la complessità dei semiconduttori e delle nanostrutture, e quindi sono strumenti importanti per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettromeccanici e celle solari.
Esistono molti metodi diversi per generare radiazioni THz, tra cui il pilotaggio di fotocorrenti in antenne a semiconduttore, l'eccitazione di pozzi quantici e la rettifica ottica in cristalli elettro-ottici. Tuttavia, la loro potenza massima è limitata a causa di danni ai materiali ottici ad alte potenze. L'uso dell'accelerazione al plasma per accelerare le particelle cariche è stata a lungo considerata un'alternativa interessante.
Guidato dal Prof Dino Jaroszynski di Strathclyde, il gruppo ha dimostrato sperimentalmente che un gruppo di elettroni relativistici senza precedenti ad alta carica può essere prodotto da un acceleratore laser wakefield (LWFA). Questi vengono prodotti in aggiunta ai soliti fasci ad alta energia e bassa carica emessi.
Il gruppo ha dimostrato che quando un intenso impulso laser ultra-corto è focalizzato sul gas elio, si forma una bolla di plasma che si muove alla velocità quasi della luce. Questi fasci di elettroni ad alta carica sono distinti dai consueti gruppi di elettroni a bassa carica (picocoloumb), ad alta energia (da 100 MeV a GeV), femtosecondi che vengono comunemente osservati dall'LWFA.
Il prof. Jaroszynski, che è il direttore del progetto Scottish Center for the Plasma-based Accelerators (SCAPA), ha dichiarato: "Questa è un'efficienza senza precedenti per queste energie THz. La crescente disponibilità di fonti intense di THz porterà a strade completamente nuove nella scienza e nella tecnologia.
"Nuovi strumenti per gli scienziati portano a nuovi progressi. L'interazione dell'intensa radiazione di THz con la materia consente l'accesso a processi non lineari, che consentono l'identificazione di fenomeni normalmente nascosti, e anche un controllo unico della materia, come l'allineamento di molecole usando campi di THz elevati o la struttura di bande distorsive nei semiconduttori.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/uk-china-thz-radiation-source/?cmpid=tenews_5106857&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79