Que sont les ondes Térahertz ?

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Les ondes Térahertz, aussi appelées ondes submillimétriques, T-Rays, ou encore T-Waves sont des ondes électromagnétiques dont la fréquence se situe entre 300 GHz et 10 THz (1 THz = 1012 Hz). Les longueurs d’onde à ces fréquences sont donc entre 30 µm et 1 mm, c’est pourquoi on les appelle aussi ondes submillimétriques.

Les ondes Térahertz se situent entre les ondes micro-onde et la lumière infrarouge, et partagent certaines propriétés avec ces deux types d’ondes. Comme la lumière infrarouge, les ondes térahertz se propagent de manière directe entre la source et le capteur, et peuvent être manipulées par des éléments optiques. Comme les micro-ondes, ces ondes sont non ionisantes (elles ne transportent pas suffisamment d’énergie pour ioniser i.e. retirer des électrons aux atomes avec lesquels elles entrent en contact). De plus, elles peuvent pénétrer un large éventail de matériaux non conducteurs, comme les vêtements, le papier, le carton, le bois, la céramique, les matériaux composites,… Ces ondes ne peuvent pas traverser les métaux, certains liquides dont l’eau.

Ainsi, avec les propriétés des ondes Térahertz de nouvelles applications dans des domaines très divers (contrôle non destructif, la santé, la sécurité, etc.) voient le jour. Par exemple, grâce à ses propriétés non ionisantes, ces ondes peuvent être utilisées pour voir en profondeur dans certains tissus vivants sans les endommager, ces techniques peuvent être une solution de remplacement pour certains scans aujourd’hui réalisés en rayons X.

Bien qu’invisible à l’œil nu, ces ondes existent de manière naturelle et nous entourent dans notre vie quotidienne. Cette région du spectre électromagnétique est la dernière à être explorée pour des raisons techniques. Grâce aux avancées technologiques, nous sommes maintenant en mesure de synthétiser des ondes à ces fréquences, de les détecter et de le mesurer. Ces nouvelles avancées technologiques sont très prometteuses pour de nombreuses applications.

Quelques propriétés intéressantes :

  • Elles peuvent passer au travers de certains matériaux (comme les micro-ondes)

Comme elles se transmettent au travers de certains matériaux, comme le plastique, le papier, la céramique, ces ondes peuvent être utilisées pour le contrôle non destructif pour détecter des défauts masqués, des inclusions et des contaminations à l’intérieur de ces matériaux.

  • Directivité (comme la lumière)

Ces ondes peuvent être manipulées comme la lumière. Il est possible de les diffracter,  les réfracter et les réfléchir. Les longueurs d’ondes entre 30 µm et 1 mm permettent d’obtenir des images suffisamment résolues dans la plupart des cas.

  • Identification des molécules

Lorsqu’elles sont exposées à des ondes électromagnétiques, les molécules vibrent à des fréquences particulières. Ces fréquences sont uniques et spécifiques pour chaque molécule. La mesure de ces fréquences (spectre) permet l’identification de ces molécules et de tout composé chimique.

  • Non ionisantes

Cette propriété permet une manipulation sans risque de ces ondes. Elles peuvent donc être utilisées pour des processus industriels de contrôle non destructifs à des coûts moindres que les rayons X.

  • Propagation dans l’air

Les ondes Térahertz peuvent se propager dans l’air, sans pour autant s’atténuer significativement. Cette propriété permet donc des mesures et des contrôles sans contact.

  • Emission naturelle

Les humains (et tous les autres animaux) émettent des ondes térahertz. Cette propriété permet l’utilisation de solutions passives où la source est la personne elle-même. Certaines solutions de sécurité dans les aéroports notamment utilisent cette émission naturelle.

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