Matières pour le THz : un guide complet
Les longueurs d’onde THz sont particulièrement intéressantes pour diverses applications scientifiques, médicales et industrielles en raison de leur nature non ionisante (plus sûres que les rayons X qui sont des rayonnements ionisants) et de leur capacité à pénétrer divers matériaux.
Qu’est ce que le THz ?
Le rayonnement térahertz (THz) fait référence aux ondes électromagnétiques dont les fréquences varient de 0,1 à 10 Thz (10^12 hertz). Cette gamme spectrale se situe entre les zones micro-ondes et infrarouge du spectre électromagnétique, correspondant à des longueurs d’onde de 3 mm à 30 µm.
Matières transparentes dans le THz
Différentes matières présentent différents degrés de transparence au rayonnement THz. Vous trouverez ci-dessous un tableau répertoriant certains des matériaux courants transparents aux ondes THz, ainsi que des informations techniques pertinentes telles que l’indice de réfraction, le coefficient d’absorption, la bande interdite, la transparence visible et les prix relatifs.
| Matière | Transparent dans le visible | Indice de réfraction (@ 1 Thz) | Coef. d’absorption (cm-1) | Bande interdite (eV) | Prix (relatif) | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TPX (polyméthyl-pentène) | ou | 1,46 | moins de 0,05 | – | Faible | Très transparente dans la région THz, très bonnes performances optiques et mécaniques à basse température |
| Teflon (PTFE) | non | 1,43 | moins de 0,05 | – | Faible | Excellente transparence THz et faible absorption |
| PE (polyéthylène) | non | 1,52 | moins de 0,1 | – | très faible | fenêtre commune à faible coût pour les systèmes THz |
| COP (Cyclo-oléfine polymer) | non | 1,53 | moins de 0,1 | – | faible | Bonnes propriétés optiques |
| Diamant | oui | 2,38 | moins de 0,1 | 5,5 | très élevé | Propriétés thermiques et résistance mécanique exceptionnelles |
| HR-Si ( Silicium à haute résistivité) | non | 3,42 | 0,1-10 | 1,1 | Modéré | matière résistante facile à travailler |
| Saphir | oui | 3,1-3,2 | moins de 0,2 | 9,9 | élevé | Excellente stabilité thermique et chimique |
| ZnSe (Séléniure de Zinc) | partiel | 2,4 | moins de 0,2 | 2,7 | Modéré | Une alternative au HR-SI pour les verres et fenêtres THz |
| GaP (Phosphure de Gallium) | oui | 3,2 | moins de 0,5 | 2,26 | élevé | Indice de réfraction élevé et faible absorption. |
| Silice fondue | oui | 2,1-2,4 | 0,1-0,5 | 8,9 | faible | Matière inerte bon marché |
Applications optiques du THz
Les optiques Thz sont utilisées dans une large gamme d’applications :
- Systèmes d’imagerie : imagerie médicale, numérisation de sécurité et contrôles non destructifs (aliments, médicaments, etc.)
- Spectroscopie : identification de produits chimiques
- Communications : systèmes d’espace libre à haut débit
Comme les rayonnements THz naturels sont plutôt faibles, les systèmes THz comprennent généralement une source émettant des rayonnements THz et une caméra ou un capteur qui sera utilisé pour recevoir le signal.
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