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Spectral terahertz imaging based on a quantum-cascade laser and a fast scanning mirror

Hagelschuer, Till und Rothbart, Nick und Richter, Heiko und Wienold, Martin und Schrottke, Lutz und Grahn, Holger T. und Hübers, Heinz-Wilhelm (2016) Spectral terahertz imaging based on a quantum-cascade laser and a fast scanning mirror. In: 7th International Workshop on Terahertz Technology and Applications. 7th International Workshop on Terahertz Technology and Applications, 15-16th March, Kaiserslautern, Germany (2016)., 2016-03-15 - 2016-03-16, Kaiserslautern, Germany.

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Kurzfassung

We demonstrate a transmission setup for fast THz spectral imaging based on a 3.4 THz continuous-wave multimode QCL, a fast scanning mirror (FSM), a gas cell, and a single pixel Ge:Ga detector. The THz radiation emitted by the QCL is focused on a THz transparent poly-4-fluorethylen (PTFE) tube located inside a gas cell that contains gaseous methanol. By rapid movement of the FSM, the beam is spirally scanned across the gas cell. The transmitted radiation is detected by the photoconductive Ge:Ga detector. At the same time, the QCL frequency is rapidly modulated by sweeping its current. The resulting field of view covers an elliptical area of 18.2x17.8 mm² dimension and is acquired within 1.5 s, including at least four spectra per pixel. Thus, we obtain information about the peak absorption and the line width. In addition to an imaging-only system which allows for fast screening of hidden objects, the present approach reveals the participating gases by spectral analysis. Furthermore, variations in the gas concentration can be recorded with a frame rate of up to 3 Hz since the measurement time can be further reduced by adjusting the field of view and the spectral range to the point of interest. This is demonstrated by using a tube with a hole of 0.2 mm diameter. During methanol injection, the inflowing gas is continuously imaged, and the leakage from the PTFE tube into the evacuated gas cell is observed. In addition to the relative absorption, the local pressure is mapped by exploiting the effect of pressure broadening. Both representations offer the unambiguous localization of the exiting gas. In summary, this system is a very promising approach for leakage detection and sensitive identification of hazardous substances.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/110205/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Zusätzliche Informationen:Veröffentlichung im Rahmen der Helmholtz Research School on Security Technologies (HRSST)
Titel:Spectral terahertz imaging based on a quantum-cascade laser and a fast scanning mirror
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hagelschuer, Tilltill.hagelschuer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rothbart, Nicknick.rothbart (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, Heikoheiko.richter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wienold, Martinmartin.wienold (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schrottke, Lutzlutz (at) pdi-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grahn, Holger T.htgrahn (at) pdi-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-Wilhelmheinz-wilhelm.huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2016
Erschienen in:7th International Workshop on Terahertz Technology and Applications
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Cascade Laser, Terahertz, Imaging, Spectroscopy
Veranstaltungstitel:7th International Workshop on Terahertz Technology and Applications, 15-16th March, Kaiserslautern, Germany (2016).
Veranstaltungsort:Kaiserslautern, Germany
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:15 März 2016
Veranstaltungsende:16 März 2016
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Optische Fernerkundung für sicherheitsrelevante Anwendungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme
Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Hagelschuer, Till
Hinterlegt am:05 Jan 2017 16:18
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:15

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