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RÉSUMÉ
Les ondes électromagnétiques térahertz suscitent la curiosité et l'engouement à la fois des scientifiques et des industriels, car elles permettent une analyse chimique de matériaux en surface et en volume. Complémentaire des technologies existantes, la spectro imagerie térahertz offre un potentiel applicatif important dans les domaines de la biologie, de la sécurité et de l'environnement, par exemple. Cet article rappelle les principes de base, les limites et les dernières évolutions de ce domaine en pleine émergence.
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Terahertz electromagnetic waves have aroused the curiosity and enthusiasm of scientists and industrialists as they allow for a chemical analysis of materials in surface and volume. Complementary to existing technologies, terahertz spectral imaging presents a considerable potential for applications in the fields of biology, safety and the environment, for instance. This article recalls the fundamentals, limitations and latest evolutions in this rapidly developing field.
Auteur(s)
-
Patrick MOUNAIX : Chargé de recherches CNRS au Centre de physique moléculaire optique et hertzienne (CPMOH UMR 5798) à Talence (33)
INTRODUCTION
Domaine : Techniques d'imagerie et d'analyse
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Optique, électronique, optronique, traitement d'image
Domaines d'application : Biologie, environnement, sécurité
Principaux acteurs français :
Pôle de compétitivité : Route des Lasers‘ (Aquitaine)
Centres de compétence :
-
Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne CPMOH (CNRS) ;
-
Centre technologique Alphanov ;
-
ARMIR Association pour le Rayonnement, les Mesures et l'Imagerie Rapide, qui comprend le club « Teranaute » ;
-
GDR Européen TÉRAHERTZ « Détecteurs et Émetteurs de Radiations Térahertz à Semi-conducteurs » (GDR CNRS 2897).
Industriels : la société I2S
Autres acteurs dans le monde : Nikon, Picometrix, Toptica Photonics, GigaOptics...
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DOI (Digital Object Identifier)
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Contexte
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5. Conclusion et perspectives
Nous avons essayé de montrer les avantages (rayonnement sain, pouvoir de pénétration important, mise en forme et guidage du faisceau, etc.) et les limitations (résolution liée à la longueur d'onde utilisée) de l'imagerie hyperspectrale en bande térahertz. Par exemple, il est possible d'accéder à un très grand nombre d'informations sur les propriétés physiques des matériaux (indice et absorption sur trois décades de fréquence), même si les objets sont encapsulés ou non visibles par des moyens d'optiques conventionnels. Projets non réalistes il y a quelques décennies, les progrès technologiques permettent aujourd'hui d'envisager des transferts vers l'industrie en complément des techniques existantes. Ainsi, des perspectives extrêmement intéressantes se dessinent et sont basées sur l'utilisation de ces systèmes tant dans le contrôle non destructif, que dans la détection d'éléments nocifs à distance et sans contact et la vision au travers d'objets opaques. La prochaine évolution sera probablement la mise au point d'un véritable scanner 3D térahertz capable de restituer les structures complexes par des techniques de rétroprojection filtrées (transformée de Radon).
Les travaux sur la spectro-imagerie térahertz ont bénéficié de nombreuses collaborations dans le cadre des projets de recherche soutenus par la région Aquitaine, l'Université de Bordeaux 1. Également, la société I2S et le centre technologique Alphanov sont des partenaires privilégiés dans les projets gravitant autour de l'imagerie térahertz, projets labellisés dans le cadre du pôle de compétitivité Route des Lasers‘. L'auteur tient également à remercier tous les étudiants ayant travaillé sur les sujets abordés ici tout d'abord au sein de l'équipe spectro-imagerie térahertz du groupe Matériaux en régime femtoseconde au CPMOH UMR 5798 puis à présent au sein du groupe TERA SLAM qu'il dirige. Pour les sujets les plus récents, messieurs J.C. Delagnes et E. Abraham ont été particulièrement actifs. Il veut également remercier l'ensemble de la communauté térahertz en France : en particulier les adhérents à l'association Teranaute au sein d'ARMIR.
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Conclusion et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MITTLEMAN (D.M.), JACOBSEN (R.H.), NUSS (M.C.) - T-ray imaging. - IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2, p. 679 (1996).
-
(2) - ABRAHAM (E.), YOUNUS (A.), EL FATIMY (A.), DELAGNES (J.C.), NGUÉMA (E.), MOUNAIX (P.) - Optics communications. - Vol. 282, Issue 15, p. 3104-3107, 1er août 2009.
-
(3) - EL FATIMY (A.), DELAGNES (J.C.), YOUNUS (A.), NGUÉMA (E.), TEPPE (F.), KNAP (W.), ABRAHAM (E.), MOUNAIX (P.) - Optics communications. - Vol. 282, Issue 15, p. 3055-3058, 1er août 2009.
-
(4) - FERGUSON (B.), WANG (S.), GRAY (D.), ABBOTT (D.), ZHANG (X.-C.) - Towards functionnal 3D T-ray imaging. - Physics in Medicine and Biology, 47, p. 3735-3742 (2002).
-
(5) - WU (Q.), HEWITT (T.D.), ZHANG (X.-C.) - Electro-optic imaging of térahertz beams. - Appl. Phys. Lett., 69, p. 1026 (1996).
-
(6) - MITTLEMAN...
ANNEXES
Teranaute http://www.armir.fr
Imagerie térahertz http://www.alphanov.fr
Laboratoires de recherche http://www.rpi.edu/~zhangxc/ http://www.teraview.com/terahertz/id/22 http://www.gigaoptics.de/ http://www.toptica.com/page/applications_terahertz_thz_imaging.php http://www.picometrix.com/pico_products/terahertz_tr4000.asp http://www.nikon.com/about/technology/core/optical_u/terahertz_e/index.htm
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5e journées térahertz – 10-12 juin 2009 – Villeneuve d'Ascq http://www.armir.fr/index.php?option=com_content=article=53=93
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