テラヘルツ放射

テラヘルツ帯
周波数範囲
0.1 THz～30 THz
波長範囲
3 mm～30 μm
テラヘルツ波は主に赤外線帯域の端に位置し、マイクロ波帯域では最も長くなります。

テラヘルツ放射は、サブミリ波、テラヘルツ波、超高周波[ 1 ] ( THF )、T線、T波、 T光、 Tルクス、またはTHzと も呼ばれ、国際電気通信連合が指定した0.1～10 テラヘルツ(THz) [ 2 ] (古い文献では0.3～3 テラヘルツ(THz) [ 3 ]で、現在は「デシミリ波」[ 4 ]と呼ばれています) の周波数帯域内の電磁波で構成されていますが、上限は多少恣意的であり、一部の情報源では30 THzと考えられてきました。[ 5 ]

1テラヘルツは10 12  Hz、つまり1,000 GHzです。これに対応して、デシミリ波帯の放射波長は1 mmから0.1 mm（100 μm）まで、テラヘルツ帯の放射波長は3 mm（3000 μm）から30 μmまでの範囲です。テラヘルツ放射は1 mm付近の波長から始まり、それより短い波長へと進むため、特に天文学においてはサブミリ波帯、放射はサブミリ波と呼ばれることがあります。この電磁放射帯域は、マイクロ波と遠赤外線の間の遷移領域に位置し、どちらとも考えられます。

より低い無線周波数と比較して、テラヘルツ放射は大気中のガスによって強く吸収され、空気中ではエネルギーの大部分が数メートル以内で減衰するため[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 、長距離地上無線通信には実用的ではありません。テラヘルツ放射は材料の薄い層を透過しますが、厚い物体によって遮断されます。材料を透過したテラヘルツビームは、材料の特性評価、層検査、凹凸測定に使用でき、[ 9 ]また、 X線の低エネルギー代替として固体内部の高解像度画像を生成するために使用できます。[ 10 ]

テラヘルツ波は、マイクロ波と赤外線の波長域が重なり合う中間領域、「テラヘルツギャップ」に存在します。このギャップと呼ばれるのは、テラヘルツ波の発生と制御技術が未だ初期段階にあるためです。この周波数域の電磁波の発生と変調は、従来の電波やマイクロ波発生用の電子機器では不可能であり、新たな機器や技術の開発が求められています。

説明

THz-TDSシステムでは、THz信号の時間領域バージョンが利用できるため、回折による歪みの影響を抑制することができる。[ 11 ]

テラヘルツ放射は、電磁スペクトルにおいて赤外線とマイクロ波の中間に位置し、これらといくつかの特性を共有しています。テラヘルツ放射は視線方向に伝播し、非電離性です。マイクロ波と同様に、テラヘルツ放射は衣類、紙、段ボール、木材、石材、プラスチック、セラミックなど、さまざまな非導電性材料を透過します。透過深度は、通常、マイクロ波放射よりも浅くなります。赤外線と同様に、テラヘルツ放射は霧や雲を透過する距離が限られており、液体の水や金属を透過することはできません。[ 12 ]テラヘルツ放射は、X線のように体組織をある程度まで透過しますが、X線とは異なり非電離性であるため、医療用X線の代替として注目されています。テラヘルツ波は波長が長いため、X線よりも解像度が低く、強調する必要があります（右図を参照）。[ 11 ]

地球の大気はテラヘルツ放射を強く吸収するため、空気中のテラヘルツ放射の範囲は数十メートルに制限され、長距離通信には適していません。しかし、約10メートルの距離であれば、この帯域は、特に屋内システムなどの高帯域幅ワイヤレスネットワークシステムの画像化や構築において、多くの有用な用途を可能にする可能性があります。さらに、コヒーレントテラヘルツ放射の生成と検出は技術的な課題が残っていますが、現在では、ジャイロトロン、後進波発振器、共鳴トンネルダイオードなど、0.3～1.0 THz範囲（スペクトルの低周波数側）に安価な商用光源が存在しています。THz光子のエネルギーが小さいため、現在のTHzデバイスは、環境ノイズを抑制するために動作中に低温である必要があります。そのため、オプトメカニカルメタデバイスなどのさまざまな戦略を用いて、動作温度を向上させるためのTHz研究に多大な努力が注がれてきました。[ 13 ] [ 14 ]

出典

自然

テラヘルツ波は、約2ケルビン以上の温度を持つあらゆる物体から 黒体放射の一部として放射されます。この熱放射は非常に弱いですが、この周波数での観測は、天の川銀河の星間雲や遠方のスターバースト銀河に含まれる10～20ケルビンの冷たい宇宙塵の特性を明らかにする上で重要です 。

この帯域で運用されている望遠鏡には、ジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡、カリフォルニア工科大学のサブミリ波天文台、ハワイのマウナケア山天文台のサブミリ波干渉計、 BLAST気球搭載望遠鏡、ハーシェル宇宙望遠鏡、アリゾナのマウント・グラハム国際天文台のハインリヒ・ヘルツ・サブミリ波望遠鏡、アタカマ大型ミリ波干渉計などがある。地球の大気の吸収スペクトルにより、サブミリ波放射に対する大気の不透明度が高いため、これらの観測所は非常に高高度の場所、あるいは宇宙空間に限定されている。[ 15 ] [ 16 ]

人工的な

デンドリマー双極子励起（DDE）メカニズム - ラーマン・トマリア効果

2012年現在、テラヘルツ放射の実現可能な発生源としては、ジャイロトロン、後進波発振器（「BWO」）、分子ガス遠赤外線レーザー、ショットキーダイオード増倍器、[ 17 ]バラクタ（バリキャップ）増倍器、量子カスケードレーザー、[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]自由電子レーザー、シンクロトロン光源、光混合源、テラヘルツ時間領域分光法で使用される光伝導エミッター、表面電場エミッター、光デンバーエミッター、光整流エミッターなどの単一サイクルまたはパルス光源、[ 22 ]および共鳴トンネルダイオードに基づく電子発振器が1.98 THzまで動作することが実証されている。[ 23 ]右は、サブナノメートル3Dイメージングおよび分光法に使用される広帯域30THzエミッターのデンドリマー双極子励起（DDE）メカニズムの画像。[ 24 ]

ミリ波およびサブミリ波の固体光源も長年存在してきました。例えば、パリのABミリメーター社は、固体光源と検出器を用いて8GHzから1,000GHzまでの全帯域をカバーするシステムを製造しています。現在、時間領域研究のほとんどは超高速レーザーを用いて行われています。

2007年半ば、米国エネルギー省アルゴンヌ国立研究所の科学者らは、トルコと日本の協力者と共同で、携帯可能で電池駆動のテラヘルツ放射源につながる小型装置の開発を発表した。[ 25 ]この装置は、筑波大学で育成された高温超伝導結晶を使用している。これらの結晶はジョセフソン接合のスタックで構成されており、ジョセフソン効果と呼ばれる特性を示す。外部電圧を印加すると、電圧に比例した周波数で交流電流が接合間を流れる。この交流電流により電磁場が誘導される。小さな電圧（接合あたり約2ミリボルト）でテラヘルツ範囲の周波数を誘導できる。

2008年、ハーバード大学の技術者たちは、半導体光源を用いて数百ナノワットのコヒーレントテラヘルツ放射を室温で放射することに成功しました。テラヘルツ放射は、中赤外量子カスケードレーザーにおける2つのモードの非線形混合によって生成されました。従来の光源は極低温冷却を必要とし、日常的な用途への応用に大きな制限がありました。[ 26 ]

2009年、粘着テープを剥がす動作によって、2THzに狭いピーク、18THzに広いピークを持つ非偏光テラヘルツ波が発生することが発見されました。この発生メカニズムは、粘着テープの摩擦帯電とそれに続く放電であり、吸収を伴う制動放射線、あるいはガスの誘電破壊時のエネルギー密度集中が関与していると考えられていました。 [ 27 ]

2013年、ジョージア工科大学ブロードバンド無線ネットワーク研究所とカタルーニャ工科大学の研究者らは、グラフェンアンテナの製造方法を開発しました。このアンテナは、幅10～100ナノメートル、長さ1マイクロメートルのグラフェンストリップ状に成形されます。このアンテナは、テラヘルツ周波数域の電波を放射するために使用できます。[ 28 ] [ 29 ]

テラヘルツギャップ

2008年にEO（電気光学）双極子デンドリマー励起（DDE [ 30 ]）エミッターが製造されるまで、 「テラヘルツギャップ」として知られるTHz領域の周波数帯域で放射を生成および検出する実用的な技術は存在しなかった。このギャップは以前は0.1〜10THz（波長3mm〜30μm）と定義されていたが、一部の情報源ではその上限は30THz（波長10μm）と考えられている。[ 31 ] 2008年にApplied Research & Photonics（ARP）社がDDE [ 30 ]を実装するまで、0.1〜30THzの範囲内の周波数では、有用な電力生成および受信技術は非効率的で実現不可能であった。2008年以来、ARPはTeraSpectraとして知られるサブナノメートル解像度の3Dイメージングおよび分光法ツールを商業的に製造している。

この範囲でのデバイスの大量生産と室温（エネルギーkTが6.2THzの光子のエネルギーに等しい）での動作は、ほとんど現実的ではありません。これは、無線スペクトルの最高周波数における成熟したマイクロ波技術と、最低周波数における赤外線検出器の高度に発達した光学工学との間にギャップを残しています。この放射線は、主にサブミリ波天文学などの小規模で特殊な用途で使用されています。この問題を解決するための研究は、20世紀後半から行われてきました。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]

2024年、ドイツの研究者らによって、非冷却焦電受信機を用いて4.75 THzのTDLAS実験を「赤外線品質」で行ったという実験結果が発表されました[ 37 ]。THz光源は43.3 Kで動作する連続波DFB-QCレーザーで、レーザー電流は480 mAから600 mAでした。

テラヘルツギャップの解消

例外としてDDE [ 30 ]を参照。「マイクロ波発生に使用される真空電子デバイスのほとんどは、マグネトロン[ 38 ] 、ジャイロトロン[ 39 ]、シンクロトロン [ 40 ] 、自由電子レーザー[ 41 ]など、テラヘルツ周波数で動作するように改造することができます。 」同様に、トンネルダイオードなどのマイクロ波検出器も、テラヘルツ[ 42 ]や赤外線[ 43 ]周波数でも検出できるように再設計されています。しかし、これらのデバイスの多くはプロトタイプの段階で、コンパクトではなく、大学や政府の研究室にしか存在せず、大量生産によるコスト削減の恩恵を受けていません。

研究

分子生物学

テラヘルツ放射は、生体分子システムが機能する過程における運動に匹敵する周波数を有する（1THzの周波数は1ピコ秒の時間スケールに相当するため、特に数百GHzから数THzの範囲は、数psから数nsの生体分子緩和時間スケールに匹敵する）。したがって、数百GHzから数THzの範囲の放射を比較的低いエネルギー（著しい加熱や電離を伴わず）で用いることで、生物学的機能および神経学的機能の変調が可能となり、有益な効果または有害な効果が得られる。[ 44 ] [ 45 ]

医療画像

X線とは異なり、テラヘルツ放射線は電離放射線ではなく、その低い光子エネルギーは一般的に生体組織やDNAに損傷を与えません。テラヘルツ放射線のいくつかの周波数は、水分含有量の少ない組織（例：脂肪組織）を数ミリメートル透過し、反射します。テラヘルツ放射線はまた、組織の水分含有量と密度の違いを検出することもできます。このような方法により、安全で非侵襲的で痛みのないイメージングシステムを用いて上皮癌を効果的に検出できる可能性があります。 [ 46 ] COVID-19スクリーニングの需要に応えて、テラヘルツ分光法とイメージングが迅速なスクリーニングツールとして提案されています。[ 47 ] [ 48 ]

テラヘルツ放射を使用して生成された最初の画像は 1960 年代に遡りますが、1995 年にはテラヘルツ時間領域分光法を使用して生成された画像が大きな関心を集めました。

テラヘルツ放射のいくつかの周波数は歯の3D 画像化に使用でき、歯科における従来の X 線画像化よりも正確である可能性があります。

安全

テラヘルツ波は布地やプラスチックを透過するため、セキュリティ検査などの監視に利用し、遠隔操作で人体に隠された武器を発見することができます。多くの対象物質がテラヘルツ領域に固有のスペクトル「指紋」を持つため、これは特に興味深いものです。これにより、スペクトル識別と画像化を組み合わせる可能性が生まれます。2002年、欧州宇宙機関（ESA）のスタータイガーチーム[ 49 ]は、ラザフォード・アップルトン研究所（英国オックスフォードシャー）を拠点とし、手の受動型テラヘルツ画像を作成しました[ 50 ] 。2004年までに、研究会議中央研究所評議会（CCLRC）ラザフォード・アップルトン研究所からスピンアウトしたThruVision社は、セキュリティ検査用途向けの世界初の小型THzカメラを実証しました。このプロトタイプシステムは、衣服の下に隠された銃や爆発物を画像化することに成功しました。[ 51 ]テラヘルツ信号の受動的な検出は、非常に特定の範囲の物質や物体を対象とすることで、他の検出方法に見られる身体のプライバシーに関する懸念を回避します。[ 52 ] [ 53 ]

2013年1月、ニューヨーク市警は隠し武器を検知する新技術の実験計画を発表したが[ 54 ]、マイアミのブロガーでプライバシー活動家のジョナサン・コーベット氏は同月、マンハッタン連邦裁判所にニューヨーク市警を相手取り訴訟を起こし、その使用に異議を唱えた。「何千年もの間、人間は衣服を使って慎みを守っており、衣服の内側にあるものについてはプライバシーが守られると当然期待してきた。なぜなら、人間は衣服の上から物を見ることはできないからだ」と彼は主張した。彼は、合理的な疑いや相当な理由がない限り、この技術の使用を禁止する裁判所命令を求めた。[ 55 ] 2017年初頭までに、ニューヨーク市警は連邦政府から支給されたセンサーを使用するつもりはないと表明した[ 56 ] 。

科学的利用と画像化

テラヘルツ放射分光法は、サブミリ波天文学における現在の用途に加えて、化学や生化学に新たな情報源を提供する可能性がある。[ 57 ]

最近開発されたTHz時間領域分光法（THz TDS）とTHzトモグラフィーは、可視光線および近赤外スペクトル領域で不透明なサンプルを画像化できることが示されています。サンプルが非常に薄い場合、または吸光度が低い場合、THz-TDSの有用性は限定されます。これは、サンプルによって引き起こされるTHzパルスの変化と、駆動レーザー光源または実験における長期的な変動によって引き起こされるTHzパルスの変化を区別することが非常に困難であるためです。しかし、THz-TDSはコヒーレントかつスペクトル的に広い放射を生成するため、このような画像は、単一周波数光源で形成される従来の画像よりもはるかに多くの情報を含むことができます。

サブミリ波は物理学において、強磁場中の物質を研究するために使用されます。これは、強磁場（約11 テスラ以上）では電子スピンラーモア周波数がサブミリ波帯にあるためです。フロリダ州の国立強磁場研究所（NHMFL）など、多くの強磁場研究所で、このような高周波EPR実験が行われています。

テラヘルツ放射により、美術史家は芸術作品にダメージを与えることなく、何世紀も前の建物の漆喰や塗料の下に隠された壁画を見ることができるようになるかもしれない。[ 58 ]

さらに、レンズアンテナを用いて物体の電波画像を撮影するTHzイメージングも行われている。[ 59 ] [ 60 ]

粒子加速器

数ギガ電子ボルト/メートル (GeV/m) の加速勾配を達成できる新しいタイプの粒子加速器は、次世代の高エネルギー衝突型加速器のサイズとコストを削減し、世界中の小規模な研究室にコンパクトな加速器技術を広く利用できるようにするために最も重要です。 100 MeV/m 程度の勾配は従来の技術で達成されており、RF 誘起プラズマブレークダウンによって制限されています。[ 61 ]ビーム駆動誘電体ウェイクフィールド加速器 (DWA) [ 62 ] [ 63 ]は通常、テラヘルツ周波数範囲で動作し、表面電場のプラズマブレークダウン閾値を数 GV/m の範囲に押し上げます。[ 64 ] DWA 技術により、バンチあたりかなりの量の電荷を収容することができ、加速構造の従来の製造技術を利用できるようになります。現在までに、サブミリメートルの横方向開口部を持つ誘電体ライニング導波管を使用して 、0.3 GeV/mの加速勾配と1.3 GeV/mの減速勾配[ 65 ]が達成されています。

1 GeV/m を超える加速勾配は、内径が可変の誘電体毛細管内で、チェレンコフ スミス・パーセル放射機構[ 66 ] [ 67 ]によって生成される可能性があります。電子束が毛細管内を伝播する際、その自己場が誘電体材料と相互作用し、チェレンコフ角で材料内を伝播する航跡場を生成します。材料の比誘電率が 1 より大きいため、航跡場は光速以下に減速されます。次に、放射は毛細管の金属境界で反射され、真空領域に回折されて戻り、毛細管軸上に明確な周波数特性を持つ高加速場が生成されます。周期境界が存在する場合、スミス・パーセル放射は周波数分散を課します。

波形毛細管を用いた予備研究では、生成された航跡場のスペクトル内容と振幅にいくらかの変化が見られましたが、[ 68 ] DWAでスミス・パーセル効果を利用する可能性はまだ検討中です。

コミュニケーション

テラヘルツ波は大気による吸収が大きいため、既存の送信機やアンテナを用いた通信距離は数十メートルに制限されます。しかし、この帯域には広大な未割り当て帯域幅（ミリ波帯域の10倍、 SHFマイクロ波帯域の100倍）があるため、将来のデータ伝送やネットワーク用途において非常に魅力的です。大気中を透過するテラヘルツ通信距離の拡大には大きな困難が伴いますが、世界の通信業界はこれらの限界を克服するための研究に多大な資金を提供しています。[ 69 ]有望な応用分野の一つは、 2030年頃に現在の5G規格に取って代わる6G携帯電話・無線通信規格です。 [ 69 ]特に、6Gはテラヘルツや全二重（FD）通信などの先進技術を動的スペクトル共有と組み合わせることで、より高いデータレートとより効率的なスペクトル効率に対する高まる需要を満たすことが期待されています。[ 70 ]

与えられたアンテナ開口に対して、指向性アンテナの利得は周波数の2乗に比例するが、低電力送信機の場合、電力効率は帯域幅に依存しない。したがって、通信リンクの消費係数理論は、従来の工学的知見に反して、固定開口の場合、ミリ波およびテラヘルツ帯の高周波数を使用する方が、1ワットあたりのビット/秒の効率が高いことを示している。[ 69 ]直径数センチメートルの小型指向性アンテナは、非常に細い「ペンシル」状のTHz放射ビームを生成することができ、複数のアンテナからなるフェーズドアレイは、事実上すべての出力を受信アンテナに集中させ、より長距離での通信を可能にする。

2012年5月、東京工業大学の研究チーム[ 71 ]が、エレクトロニクス・レターズ誌に、テラヘルツ線を使用した無線データ伝送の新記録を樹立し、これを将来データ伝送用の帯域幅として使用することを提案したと発表しました。 [ 72 ]チームの概念実証デバイスは、共鳴トンネルダイオード(RTD)負性抵抗発振器を使用してテラヘルツ帯の波を発生させました。この RTD を使用して、研究者らは 542 GHz で信号を送信し、3 ギガビット/秒のデータ転送速度を実現しました。[ 72 ]これは、2011年11月に記録されたデータ伝送速度の倍増です。[ 73 ]研究では、このシステムを使用した Wi-Fi は約 10 メートル (33 フィート) に制限されるものの、最大 100 Gbit/s のデータ伝送が可能になると示唆されています。[ 72 ] 2011年に日本の電子部品メーカーであるロームと大阪大学の研究チームは、テラヘルツ波を使って1.5Gbit/sの伝送が可能なチップを開発しました。[ 74 ]ネイチャー誌によると、研究者たちは2つの動画を50Gbpsの速度でエラーなく転送したと報告しています。[ 75 ]これは以前の記録をはるかに上回るものでした。

潜在的な用途としては、水蒸気による信号吸収が起こる高度以上の高高度通信（航空機から衛星、衛星から衛星）が挙げられます。

アマチュア無線

多くの行政機関では、通常ITU無線通信規則のRR5.565に基づく免許条件の下、275～3,000GHz帯またはそれ以上の高周波数帯でのアマチュア無線実験を国レベルで許可している。サブミリ波周波数を利用するアマチュア無線家は、双方向通信距離の記録樹立を頻繁に試みる。米国では、 WA1ZMSとW4WWQが2004年12月21日に403GHzでCW（モールス信号）を使用し、1.42キロメートル（0.88マイル）の記録を樹立した。オーストラリアでは、2020年11月8日にVK3CVとVK3LNの両局が30THzで60メートル（200フィート）の距離を達成した。[ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]

製造業

テラヘルツセンシングとイメージングは​​、製造、品質管理、プロセス監視など、さまざまな用途が提案されています。これらは一般的に、プラスチックや段ボールがテラヘルツ放射を透過するという特性を利用しており、包装された商品の検査を可能にします。光電子テラヘルツ時間領域分光法に基づく最初のイメージングシステムは、1995年にAT&Tベル研究所の研究者によって開発され、パッケージ化された電子チップの透過画像を生成するために使用されました。[ 79 ]このシステムは、ピコ秒単位の持続時間を持つパルスレーザービームを使用しました。それ以来、一般的に使用されている商用/研究用のテラヘルツイメージングシステムは、パルスレーザーを使用してテラヘルツ画像を生成します。画像は、透過したテラヘルツパルスの減衰または位相遅延に基づいて生成できます。[ 80 ]

ビームはエッジでより散乱されやすく、また物質によって吸収係数が異なるため、減衰に基づく画像は物体のエッジと内部の異なる物質を示す。このアプローチは、透過ビームの減衰に基づいて画像を生成するX線透過イメージングに類似している。[ 81 ]

2 番目のアプローチでは、受信したパルスの時間遅延に基づいてテラヘルツ画像が作成されます。このアプローチでは、厚い部分ではパルスの時間遅延が大きくなるため、物体の厚い部分がよく認識されます。レーザー スポットのエネルギーは、ガウス関数によって分布します。フラウンホーファー領域でのガウス ビームの形状と動作は、ビームの周波数が低下すると電磁ビームがより発散し、解像度が低下することを意味しています。[ 82 ]これは、テラヘルツ画像化システムの解像度は走査型音響顕微鏡(SAM)よりも高いですが、 X 線画像化システムよりも低いことを意味します。テラヘルツはパッケージ化された物体の検査に使用できますが、微細検査では解像度が低いという欠点があります。右の図に、電子チップの X 線画像とテラヘルツ画像を示します。[ 83 ]明らかにX線の解像度はテラヘルツ画像よりも高いが、X線は電離性があり、半導体や生体組織などの特定の物体に有害な影響を与える可能性がある。

テラヘルツシステムの解像度の低さを克服するために、近接場テラヘルツイメージングシステムが開発されています。[ 84 ] [ 85 ]近接場イメージングでは、検出器を平面の表面に非常に近い位置に配置する必要があり、そのため厚くパッケージされた物体のイメージングは​​実現できない可能性があります。解像度を上げる別の試みとして、テラヘルツよりも高い周波数のレーザービームを使用して半導体物体のpn接合を励起する方法があります。励起された接合は、接触が壊れていない限りテラヘルツ放射を結果として生成し、このようにして損傷したデバイスを検出できます。[ 86 ]この方法では、吸収が周波数とともに指数関数的に増加するため、厚くパッケージされた半導体の検査はやはり実行できない可能性があります。したがって、達成可能な解像度とパッケージ材料へのビームの浸透の厚さとの間のトレードオフを考慮する必要があります。

THzギャップ研究

継続的な研究により、エミッター（光源）と検出器の改良が進み、この分野の研究は活発化しています。しかしながら、エミッターのサイズが大きいこと、周波数範囲の互換性がないこと、動作温度が望ましくないこと、そして部品、デバイス、検出器の要件が固体電子工学と光子技術の中間にあることなど、依然として欠点が残っています。[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]

自由電子レーザーは、マイクロ波からテラヘルツ波、X線に至るまで、広範囲の電磁波誘導放出を生成できます。しかし、これらは大型で高価であり、無線通信などのクリティカルなタイミングを必要とする用途には適していません。現在活発に研究されているテラヘルツ放射源としては、固体発振器（周波数逓倍方式）、後進波発振器（BWO）、量子カスケードレーザー、ジャイロトロンなどがあります。

安全性

テラヘルツ領域は、無線周波数領域とレーザー光領域の間に位置しています。IEEE C95.1–2005 RF安全規格[ 90 ]とANSI Z136.1–2007レーザー安全規格[ 91 ]はどちらもテラヘルツ領域への制限を設けていますが、どちらの安全制限も外挿に基づいています。生物組織への影響は熱的性質を持つと予想され、従来の熱モデルによって予測可能です。このスペクトル領域を網羅し、安全制限を検証するためのデータ収集研究が進行中です。

2010年に発表され、ニューメキシコ州ロスアラモス国立研究所の非線形研究センターのアレクサンドロフらによって実施された理論的研究[ 92 ]では、テラヘルツ放射が二本鎖DNAとどのように相互作用するかを予測する数学モデルが作成され、関与する力は小さいように見えても、非線形共鳴（より弱い通常の共鳴よりも形成される可能性ははるかに低いが）により、テラヘルツ波が「二本鎖DNAを解きほぐし、遺伝子発現やDNA複製などのプロセスに重大な干渉を及ぼす可能性のある泡を二本鎖に生成する」可能性があることが示された。[ 93 ]このシミュレーションの実験的検証は行われていない。スワンソンによる2010年のアレクサンドロフの研究の理論的処理では、合理的な物理的仮定の下では、または温度の影響が考慮される場合、DNAバブルは発生しないと結論付けている。[ 94 ] 2003年に発表された文献研究では、皮膚の最初の500μmではテラヘルツ線の強度が1%未満に低下すると報告されているが、「現在のところ、テラヘルツ周波数における人体組織の光学特性に関する情報は非常に少ない」と強調されている。[ 95 ]

参照

参考文献

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  • ジャネット・レイ＝デュプリー（2011年11月8日）「生物イメージング・センシング技術における古い電子の新たな活用」 SLAC国立加速器研究所（プレスリリース）。カリフォルニア州パロアルト：スタンフォード大学。…研究者らは、電磁スペクトルのほとんど未開拓領域、いわゆるテラヘルツギャップにおいて、強力な光パルスを生成することに成功した。
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