一種新技術使用太赫茲（THz）電磁波來產生具有高幀率的視頻，這可能對產品的無損檢測很有用。

太赫茲輻射，又稱THz波或太赫茲，包含了頻率為0.3到3THz的電磁波。適用於從電磁輻射的毫米波波段的高頻邊緣（300 GHz）和低頻率的遠紅外光譜帶邊緣（3000 GHz）之間的頻率，對應的波長的輻射在該頻帶範圍從1mm到0.1mm（或100μm），所以也叫作“亞毫米波段”。前綴“ tera”表示1000000000000或10^12。

太赫茲攝像

最大的應用之一是作為X射線的安全、無損替代品。太赫茲輻射可用於多種成像，例如在機場或無損材料測試中。現在，一種新技術將其用於高速視頻。

研究人員使用所謂的太赫茲輻射，以每秒3000幀的速度產生視頻，該電磁波是在電磁頻譜的紅外區域的長波長端發出的。為了快速捕獲圖像，他們首先將輻射穿過了激發的銫原子雲，然後將其轉換為綠光，從而使他們可以使用標準的光學相機來捕獲視頻。這項工作為非侵入式成像開闢了一條新途徑，可能使工程師能夠在產品通過生產線時窺探產品內部。

從理論上講，太赫茲信號（波長大約在30微米至3毫米之間）對於生產線產品的無損檢測是理想的選擇。這些電磁波可以穿過織物、塑料和紙，並且不會造成離子化，這意味著，與x射線不同，它們沒有攜帶足夠的能量來去除原子和分子中的電子。但實際上，與較短和較長的波長相比，此波長範圍很難檢測。另外，太赫茲波源的工作功率往往比電磁頻譜其他部分的功率低，太赫茲檢測器的靈敏度較低。儘管存在太赫茲成像技術，但它們無法快速，高分辨率地捕獲圖像。

與其試圖解決當前技術的侷限性，不如開闢新方法。英國的達勒姆大學的凱文·韋瑟爾（Kevin Weatherill）及其同事嘗試了另一種方法。研究生露西·唐斯（Lucy Downes）解釋說：“我們將太赫茲光子轉換為可見光子，因此我們可以利用已經非常完善的光學高速相機技術。”

太赫茲視頻顯示了一個以700 rpm旋轉小輪，其中包含許多的狹槽，以每秒3000幀的空前速度捕捉視頻。

研究小組使用銫原子進行轉換。首先，他們用三束連續的激光束撞擊石英池中的銫蒸氣，使它們自發地衰減為基態，從而不斷激發原子。研究小組選擇了能產生處於所謂的裡德堡態的受激原子的激光頻率，在激態中，受激的電子幾乎沒有辦法附著在原子上。然後，為了創建圖像，他們通過單獨的太赫茲光束照射移動的物體，並使“陰影圖像”撞擊激發的銫蒸氣。

唐斯說：“裡德堡態的受激原子對入射的太赫茲場非常敏感。” 當這些原子之一吸收太赫茲光子時，它會轉移到另一個裡德堡狀態，該狀態在衰變過程中極有可能發射綠色光子。對於吸收的每個太赫茲光子，有52％的機會會發射綠色光子。使用綠光，研究人員可以在短時間內輕鬆拍攝大量相對詳細的快照。

該團隊以700 rpm的轉速旋轉一個小輪，以3000幀/秒的速度創建視頻，太赫茲光從輪輻之間的縫隙中穿過。他們還以每秒500幀的速度成像掉落的水滴。