Materialcharakterisierung

Die Materialcharakterisierung bei terahertz.NRW konzentriert sich auf Terahertz-Technologien zur präzisen Durchdringungsmessung von Materialien und Volumenkörpern, sowohl in reflektiven als auch in transmittiven Geometrien.

Abbildende Materialcharakterisierung ist ein zentrales Forschungsthema bei terahertz.NRW, mit Fokus auf elektronische und photonische Terahertz-Technologien. Die Arbeiten des SFB MARIE haben eine solide Grundlage geschaffen. Während reflektive Messmethoden, die Oberflächeneffekte berücksichtigen, vorherrschten, setzen wir nun auf transmittive Geometrien, kompakte Systeme und Algorithmen für Terahertz-Messungen von Materialien und Volumenkörpern. Dieser Ansatz entwickelt sich von der präzisen reflektiven Abbildung im SFB MARIE hin zu einem transmittiven tomographischen Ansatz, der Halbleitertechnologie, photonische Signalerzeugung und Signalverarbeitung integriert.

Die transmittive Tomographie wird bereits in der medizinischen Bildgebung (z. B. Röntgen-CT, MRT) und im Sicherheitsbereich (Röntgen-CT) genutzt und zeigt großes Potenzial für Materialien mit inneren Strukturen. Im Gegensatz zu ionisierenden Röntgenstrahlen oder Ultraschall bietet THz-Strahlung eine nicht-ionisierende, berührungslose Alternative für spektral aufgelöste Abbildungen mit kompakten, integrierten Systemen.
Mögliche Anwendungen umfassen die Abbildung von Modellpflanzen zur Untersuchung von Mikrostrukturen im Indoor-Farming, 3D-Materialanalyse (z. B. Metamaterialien) und innovative Methoden der zerstörungsfreien Prüfung, die neue Forschungsprojekte, Anwendungen und Ausgründungen anstoßen.

Forschungsthemen

Materialcharakterisierungs-Methoden

Integration zur Bildauflösungsverbesserung

Medizintechnik & Umweltmonitoring:

Industrie & Sicherheit

Die Weiterentwicklung von Methoden zur Materialanalyse im Terahertz-Bereich konzentriert sich auf die Verbesserung sowohl reflektiver als auch transmissiver Techniken. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Terahertz-basierten 3D-Abbildung, die es ermöglicht, Materialien und Volumenkörper mit hoher Präzision und Detailgenauigkeit zu untersuchen. Diese Methoden bieten die Möglichkeit, tiefere Einblicke in die inneren Strukturen von Materialien zu gewinnen und damit die Qualität und Eigenschaften von Materialien auf völlig neue Weise zu charakterisieren.

Die Kombination von reflektierenden und transmissiven Messmethoden ermöglicht eine signifikante Verbesserung der Bildauflösung und eine dynamische Bildgebung. Dieser integrative Ansatz zielt darauf ab, die Auflösung und die Tiefe der Bilddaten zu optimieren, indem sowohl Oberflächen- als auch Volumeneffekte berücksichtigt werden. Dies ermöglicht eine genauere Analyse von Materialstrukturen und eine präzisere Darstellung von mikroskopischen Details, was für die Entwicklung neuer Technologien und Anwendungen von großer Bedeutung ist.

Terahertz-Technologien bieten neue Möglichkeiten für die Mikrostrukturabbildung und Materialprüfung in der Medizin und Umwelttechnik. Die präzise Abbildung von inneren Strukturen und Mikrostrukturen von Materialien eröffnet innovative Wege für die Untersuchung von Nährstofftransport und biologischen Prozessen, beispielsweise in Modellpflanzen für das Indoor-Farming. Auch im Bereich der Umweltmonitoring-Technologien können Terahertz-Messungen zur Überwachung von Materialien und deren Verhältnissen in natürlichen und künstlichen Systemen genutzt werden, ohne die Proben zu zerstören.

In der Industrie und Sicherheit bieten Terahertz-Technologien vielversprechende Anwendungen, insbesondere bei der zerstörungsfreien Prüfung von Materialien und Sicherheitsinspektionen. Durch die Nutzung von Terahertz-Strahlung für die Qualitätskontrolle können fehlerhafte oder beschädigte Materialien schnell und effizient erkannt werden. Besonders in der Sicherheitsbranche, etwa bei der Kontrolle von Gepäck oder Materialien, bietet die Terahertz-Technologie eine sichere und nicht-ionisierende Methode, um verborgene Inhalte zu erkennen und zu untersuchen, ohne die zu prüfenden Objekte zu schädigen.