THz-Imaging

Diplomarbeit aus dem Jahr 2001 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1,0, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig (Elektrotechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
In der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe eines Aufbaus zur Erzeugung von THz-Impulsen an verschiedenen Proben zweidimensionale Transmissionsmessungen durchgeführt. Die dabei entstandenen Bilder im Frequenzbereich zwischen 0,1-2 THz werden auf Charakteristika untersucht und die zukünftigen Möglichkeiten des THz-Imaging diskutiert.
Um die verwendeten Proben zu untersuchen, ist zunächst ein System nötig, um die THz- Impulse zu erzeugen. Die physikalischen Einzelheiten werden in dieser Arbeit nicht vertieft, sondern es wird lediglich der Versuchsaufbau kurz erläutert. Die beim THz-Imaging verwendete Hardware wird dabei genauer beschrieben. Das definierte Verschieben der Probe im THz-Strahlengang, sowie die Aufnahme und Auswertung der aufgenommenen Messwerte wird mit einer speziell für das THz-Imaging in LabView programmierten Software gesteuert. In dieser Arbeit sollen die Bedienung des Programms, sowie deren verschiedene Möglichkeiten der Messung erläutert werden.
Es werden des weiteren Messungen an verschiedensten Proben durchgeführt. Diese beginnen bei Experimenten mit einem F aus Kupferfolie, aufgeklebt auf Papier, um die Software zu testen und die Auflösung zweier Messmethoden miteinander zu vergleichen. Eine weitere Messung wird an einem Messergriff aus Kunststoff durchgeführt, um die Möglichkeiten in der qualitativen Untersuchung von Kunststoffen aufzuzeigen. Es werden unter anderen auch Untersuchungen an tierischen, sowie an pflanzlichen Proben durchgeführt, immer mit dem Hintergrund einer späteren, professionellen Verwendung des THz-Imaging.
In einem weiteren Teil dieser Arbeit werden die meisten bildgebenden Verfahren in der Medizintechnik kurz erläutert und jeweils deren Verwendung, Auflösung und Pro und Kontras aufgezählt. Dabei werden auch die möglichen Anwendungen für das THz-Imaging in diesem Bereich diskutiert und mit einigen Beispielen verdeutlicht. Daran schließt sich eine Diskussion über die mögliche Anwendung des THz-Imaging in der Biologie an. Dabei ist es mit der vorgestellten Art der Messung möglich, zerstörungsfrei und ortsaufgelöst den Wassertransport einer Pflanze zu dokumentieren. Außerdem gibt es eine Anwendung zur Bestimmung der Dichte von Holz, im speziellen von Jahresringen.
Zuletzt sollen die industriellen Möglichkeiten des THz-Imaging zur Qualitätskontrolle jeglicher Art von Plastikteilen und zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts z.B. von Lebensmitteln erläutert werden.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Versuchsaufbau3
2.1Lasersystem3
2.2THz-Aufbau3
2.3Das Braunschweiger THz-Signal7
3.Datenerfassung und Auswertung9
3.1Hardware9
3.1.1Datenerfassungskarte9
3.1.2Verschiebetisch (ODL)9
3.1.3x/y-Verschiebeeinheit9
3.2Software: Dauermessung10
3.3Software: Fast Scan11
3.3.1Intensitätsmessung im Zeitbereich17
3.3.2Multi-FFT-Integration18
3.3.3Intensitätsmessung im Frequenzbereich19
3.3.4time-shift-Messung19
3.3.5Flankenmessung20
3.3.6Linescan-Messung21
4.Messergebnisse23
4.1Experimente zum THz-Fokus23
4.2Erstes Image: Kupfernes F auf Papier24
4.3Vergleich der Auflösungen25
4.4Image eines Messergrffs27
4.5Image eines Kunststeins28
4.6Image eines dielektrischen THz-Spiegels mit einemDefekt30
4.7Images von Gelantinekapseln33
4.8Messungen an tierischen Gewebeproben37
4.8.1Image eines Schweinekehlkopfs37
4.8.2Image einer adulten Maus39
4.9Messungen an Pflanzen41
4.9.1Wassertransport von Wein41
4.9.2Schockreaktion einer Mimose44
5.Diskussion und Ausblick47
5.1Bildgebende Verfahren der Medizintechnik u...