En kiosque

Pour la Science N°389 - mars 2010

synthese -

Le nouveau monde des ondes térahertz

Entre l'infrarouge et les micro-ondes, les ondes térahertz ont longtemps constitué un domaine en friche. Ce n'est plus le cas. Leurs applications se multiplient, du contrôle de qualité aux scanners corporels.

Patrick Mounaix
à ses extrémités par un film absorbant (souvent en aluminium) et un miroir flexible. Quand le rayonnement traverse la fenêtre d'entrée, il est absorbé par le film ; à son contact, le gaz s'échauffe et se dilate, ce qui déforme légèrement la paroi arrière, c'est-à-dire le miroir. Cette déformation est suivie et mesurée avec précision de façon optique.

Les bolomètres et les cellules de Golay ne constituent pas une liste exhaustive : d'autres types de détecteurs térahertz existent (détecteurs pyroélectriques, diodes de Schottky, etc.). Quoi qu'il en soit, la détection du rayonnement térahertz a encore beaucoup de marges d'améliorations. En particulier, de nombreux laboratoires cherchent à mettre au point un détecteur matriciel de rayonnement térahertz qui, à l'instar des capteurs ccd en optoélectronique, fonctionnerait à température ambiante. Cela donnerait lieu à des caméras térahertz efficaces et compactes, avec maintes applications à la clef.

Quelles sont, justement, les applications de la technologie térahertz ? La réponse à cette question est étroitement liée aux propriétés des ondes térahertz. Ces ondes combinent les avantages des ondes optiques et des ondes radio ou millimétriques. Avec les premières, elles partagent la directivité, c'est-à-dire qu'il est possible de réaliser des dispositifs de taille supérieure à la longueur d'onde afin de les orienter ou les focaliser vers un point donné, bref de les manipuler. Comme les secondes, les ondes térahertz permettent l'emploi de techniques d'émission et de détection par des antennes ; mais, surtout, elles peuvent pénétrer bien plus profondément là où les ondes optiques sont absorbées ou réfléchies.

Traverser le bois ou le béton

Par exemple, les ondes térahertz traversent des parois de bois et de béton de plusieurs centimètres d'épaisseur. Il devient ainsi possible de « voir » derrière une surface ou à l'intérieur d'un volume opaques aux rayons optiques. Il n'existe pas encore d'application industrielle aboutie pour la visualisation térahertz de défauts à travers des matériaux de construction. Mais la nasa, par exemple, inspecte la présence de trous dans les mousses de protection de certaines pièces de la navette (les réservoirs de combustible) à l'aide d'appareils d'imagerie térahertz.

Le pouvoir pénétrant des rayons térahertz offre bien d'autres possibilités. Le début de cet article évoquait le développement de scanners corporels, pour les domaines de la sécurité et de la lutte antiterroriste. Plus simplement, on peut par exemple visualiser une vis fixée dans une planche de bois, la poudre contenue dans une gélule, un produit alimentaire dans son emballage, etc. (voir les figures 4 et 6). De telles possibilités intéressent le contrôle de qualité dans nombre de secteurs, agroalimentaire et pharmaceutique notamment.

Une utilisation complémentaire des rayons térahertz est également possible en effectuant de la spectroscopie, c'est-à-dire en analysant le pouvoir d'absorption, de réflexion ou de transmission d'un matériau en fonction de la fréquence des ondes. On est aujourd'hui capable de mesurer, sur des matériaux diélectriques (isolants sur le plan électrique), ces propriétés à des fréquences comprises entre 0,1 et 4 térahertz sans contact et presque

Téléchargez cet article au format PDF

Discutez cet article

Il y a 2 réaction(s) à cet article>> Soumettre un commentaire
Jean-Pierre Liégeois Posté le 30-03-2010 à 12:11:53
Voir dans le corps

Dans cet article, Patrick Mounaix explique que ces ondes traversent les vêtements mais ne pénètrent pas dans le corps. On peut alors se poser la question de l’utilité des scanners corporels à ondes térahertz, qui seraient incapables de détecter un objet dissimulé à l’intérieur du corps, dans la bouche par exemple. Qu’en est-il vraiment ?


Patrick Mounaix Posté le 30-03-2010 à 12:13:00
Réponse de L'auteur

Votre lecteur pose une question pertinente. Le scanner corporel basé sur des rayonnements millimétriques ne peut en effet détecter tout objet placé à l’intérieur du corps humain. La raison principale repose sur les propriétés diélectriques de nos constituants, principalement l’eau qui est un véritable rempart face à ce type de rayonnement. Cet appareillage n’a donc pas pour vocation de résoudre tous les problèmes liés à la sécurité. Il s’agit simplement d’un outil complémentaire dans l’arsenal des techniques existantes. Il permet la détection d’objets qui seraient dissimulés lors des passages en douane sur le corps du passager. Les personnes sont alors invitées à se soumettre à une fouille plus conventionnelle et s’expliquer sur leurs intentions et leurs comportements vis-à-vis des lois. Cet instrument répond essentiellement aux récentes tentatives terroristes visant à importer des espèces explosives à l’intérieur des avions de ligne (cf le cas du jeune Nigérian qui a tenté d'utiliser un engin explosif à bord d'un avion de ligne américain entre Amsterdam aux Pays-Bas et Detroit avant d'être maîtrisé par des passagers). Enfin, il est utopique de penser que ce nouvel outil mettra un point final aux risques d’attentats terroristes dans les avions de ligne. Il réduit probablement ce type d’exaction.


>> Revenir en haut de page


PLUSIEURS AÉROPORTS dans le monde testent ou utilisent des scanners corporels à base d’ondes térahertz pour inspecter les passagers. Ces ondes traversent les vêtements mais pas le corps.

L'auteur

Patrick Mounaix est chargé  de recherche du cnrs au Centre de physique moléculaire, optique et hertzienne cpmo

Pour en savoir plus

M. A. Belkin et al., High-temperature operation of terahertz quantum cascade laser sources, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15(3), pp. 952-967, 2009.

S. Kumar et al., 186 K operation of terahertz quantum-cascade lasers based on a diagonal design, Appl. Phys. Lett., vol. 94, 131105, 2009.

J.-L. Coutaz (sous la direction de), Optoélectronique térahertz, EDP-Sciences, 2008.

W. L. Chan et al., Imaging with terahertz radiation, Rep. Prog. Phys., vol. 70, pp. 1325-1379, 2007

P. Mounaix, Sous l’oeil des rayons T, Pour la Science, n° 338, décembre 2005.

J.-M. Courty et É. Kierlik, Pas de pudeur avec les rayons T !, Pour la Science, n° 329, mars 2005.

D. T. Emerson, The work of Jagadis Chandra Bose : 100 years of millimeter-wave research, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, pp. 2267-2273, 1997.

A lire

La physique par les objets quotidiens

Cliquer sur cette image pour l'agrandir.
Cedric Ray
Collection : Bibliothèque scientifique
Editeur : Editions Belin
               

Archives






Newsletter

Entrez votre e-mail pour vous abonner
  

Abonnements

- 12 numéros par an dont 1 spécial
+ 4 dossiers
- Le numéro en cours en pdf gratuit !
- L'accès intégral à vos magazines en ligne
- L'accès en ligne aux archives comprises dans vos abonnements

Seulement
76 euros

Offre d'abonnement Cerveau&Psycho 6 n° 36 euros !

Egalement en kiosque



Pour la Science n°395 - Du relief pour les fractales

Cerveau & Psycho n°40 - Plongez zen !
Réalisé par Ecedi.