Optische Technologien aus niedersächsischen Hochschulen

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 18 | 19
Terahertztechnologie trifft Industrie –
neue Möglichkeiten der Qualitätskontrolle
Fast das gesamte elektromagnetische Spektrum
wird technologisch genutzt – nur der
Spektralbereich der Terahertzfrequenzen ist
noch ein weißer Fleck auf der elektromagnetischen
Landkarte. Terahertzwellen liegen
zwischen dem Frequenzbereich der Mikrowellen
und dem des infraroten Lichts und
sind demnach sehr hochfrequente Mikrowellen
oder sehr langwelliges Licht (Ferninfrarotstrahlung).
Seit gut zehn Jahren kann gepulste Terahertzstrahlung
mit Ultrakurzpulslasern
optoelektronisch erzeugt und nachgewiesen
werden. Ein bildgebendes Terahertzsystem
wurde erstmals 1995 vorgestellt
– genau 100 Jahre nach der ersten
Die gepulste Terahertztechnologie hat einiges
mit dem Ultraschall gemeinsam: Mit beiden
Verfahren lassen sich Brechungsindexsprünge
und die Absorption des untersuchten
Materials feststellen. Beide Verfahren
arbeiten zerstörungsfrei. Der Vorteil eines
Terahertzsystems liegt dabei vor allem in der
berührungslosen Prüfung. Je nach Beschaffenheit
des Prüfobjektes kann entweder die
Durchlässigkeit für Terahertzwellen oder
deren Reflexion untersucht werden. Welche
der beiden Prüfanordnungen geeigneter ist,
hängt davon ab, ob das Objekt Schichten
enthält, die die elektromagnetischen Wellen
reflektieren, zum Beispiel polymer- oder
lackbeschichtete Metalloberflächen.
Kommende Technologie für die
industrielle Inspektion
Die Arbeitsgruppe Terahertzsystemtechnik
des Instituts für Hochfrequenztechnik der
Technischen Universität Braunschweig
beschäftigt sich seit 1998 mit der Entwicklung
bildgebender Spektroskopiesysteme.
Mittlerweile steht die Terahertztechnologie
an der Schwelle von der Grundlagenforschung
zum industriellen Einsatz. Im Institut
haben Experimente und Untersuchungen
an völlig unterschiedlichen Materialien und
Produkten das Potenzial dieser Systeme für
kontaktlose Prüfaufgaben oder auch
Inspektionen im Bereich der Sicherheitstechnik
gezeigt. Mit Hilfe der Terahertz-
Forschung für die zukünftige
Qualitätssicherung
Damit diese vielversprechende Technologie
Einzug in die industriellen Produktionsabläufe
halten kann, sind die Wissenschaftler
des Instituts dabei, einige Randbedingungen
zu optimieren. Die Anforderungen der
Industrie an Anschaffungskosten und Baugröße
des Systems sind mittlerweile nahezu
erfüllt. Zurzeit richten die Forscher ihr
Hauptaugenmerk darauf, die Messgeschwindigkeit
zu erhöhen.
Röntgenaufnahme. Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen
sind Terahertzstrahlen wegen
ihrer geringen Photonenenergien nicht ionisierend
und daher völlig ungefährlich.
von Fremdkörpern oder Lufteinschlüssen in
Kunststoffteilen oder Lebensmitteln. Im
Terahertzbild einer Schokoladentafel sind
typische, in diesem Fall jedoch nachträglich
eingebrachte Fremdkörper deutlich zu
erkennen.
Terahertz-Bild des Wasserzeichens einer
technologie kann zum Beispiel eine Bank-
>Technische Universität
Braunschweig
Institut für Hochfrequenztechnik
AG Terahertz-Systemtechnik
Schleinitzstraße 22
38106 Braunschweig
> Forschungsbereiche
Entwicklung schneller
bildgebender Terahertz-
Spektroskopiesysteme
> Preis
Kaiser-Friedrich-Forschungspreis
2003
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Martin Koch
Tel.: 0531.391-2003
Fax: 0531.391-2045
Mail: martin.koch@tu-bs.de
Web: www.tu-braunschweig.de/
ihf/ag/terahertz/
20-Euro-Banknote, die sich während der
Bildaufnahme in einem Briefumschlag
befand.
note in einem Briefumschlag entdeckt werden;
das Wasserzeichen des Geldscheins ist
durch den Brief hindurch deutlich an seinen
Konturen zu erkennen.
Mit dem Einsatz in der Sicherheitstechnik ist
allerdings erst mittelfristig zu rechnen. Auf
kürzere Sicht steht die industrielle Qualitätskontrolle
von Produktionsgütern im
Vordergrund, zum Beispiel die Detektion
Terahertzbild einer Schokoladentafel mit
Fremdkörpern. Im linken Kreis befindet
sich eine Glasscherbe, in der Mitte eine
Metallschraube und innerhalb der rechten
Markierung ein Stein.
Foto einer Airbagabdeckkappe. Der markierte Ausschnitt
wurde mit einem gepulsten System untersucht.
Auch die kunststoffverarbeitende Industrie
ist daran interessiert, Lufteinschlüsse oder
Fremdpartikel in lichtundurchlässigen Materialien
schnell und kostengünstig erkennen
zu können. Das Terahertzbild der Airbagabdeckung
eines Pkw zeigt deutlich die Injektionsöffnung
auf der linken Seite und in der
Mitte die Sollbruchstelle der Abdeckkappe.
In den restlichen Bereichen ist die Materialverteilung
sehr homogen und frei von Einschlüssen.