테라헤르츠파

물리학에서 테라헤르츠파(terahertz waves), 테라헤르츠 방사선(terahertz radiation), 티-선(T-rays)은 0.3~3 테라헤르츠 (THz) 사이의 주파수에 속하는 전자기파이다.

테라헤르츠파의 대역

테라헤르츠파는 대기에 강렬하게 흡수되므로 통신 거리가 제한된다.

이 그래프는 상기의 그래프를 보충하는 것으로, 상위 범위의 THz 대역 (1~3 THz)의 대기 전송을 보여 준다.

개요

테라헤르츠파는 전자기 스펙트럼에서 적외선과 마이크로파 사이에 존재하며 이들의 특성들을 일부 공유한다. 적외선이나 마이크로파처럼 테라헤르츠파도 일직선으로 전파되며 비전이성 방사선에 속한다. 마이크로파처럼 테라헤르츠파는 다양한 절연체 물질들을 관통할 수 있다. 테라헤르츠파는 의류, 종이, 판지, 목재, 조적조, 플라스틱, 세라믹을 관통할 수 있다. 그러나 관통 거리는 일반적으로 마이크로파보다 수준이 더 낮다. 또, 테라헤르츠파는 안개와 연기를 뚫는 데에는 한계가 있으며 액체로 된 물이나 금속을 뚫는 것은 불가능하다.^[1]

발생 위치

테라헤르츠파는 자연적으로나 인공적으로 발생할 수 있다.

자연

테라헤르츠파는 약 10 켈빈 이상의 온도 어느 곳의 위치에서 흑체 방사의 일부로 방사된다. 이 열 방사는 매우 약하지만 이 주파수들을 관찰하는 일은 은하수와 먼 거리의 폭발적 항성생성 은하의 성간매질 내 차가운 10-20K 먼지를 구별하는 데 중요하게 작용한다.

인공

2012년 기준으로 테라헤르츠파의 실용적인 발생 위치는 다음과 같다:

• 자이로트론
• 후진파발진관 (BWO)
• 원적외선 레이저 (FIR 레이저)
• 양자 폭포 레이저^[2][3][4][5]
• 자유 전자 레이저 발생지
• 싱크로트론 방사 발생지
• 광혼합 발생지
• 테라헤르츠 시간 도메인 분광법에 사용되는 단일 사이클 발생지

연구

의학 화상(畵像)

엑스선과 달리 테라헤르츠파는 조직과 DNA에 손상을 입히기에는 광자 에너지가 상대적으로 낮은 편이다. 일부 주파수 대역의 테라헤르츠파는 수분 함량이 적은 조직(이를테면 지방 조직)을 수 밀리미터 정도 투과했다가 거꾸로 반사할 수 있다. 또, 테라헤르츠파는 특정 조직의 수분 함유량과 밀도 차이를 탐지할 수도 있다. 일부 기법들을 이용하면 인체에 손상을 입히거나 고통을 주지 않는 차원에서 상피암을 효율적으로 발견해낼 수 있다. 일부 주파수 대역의 테라헤르츠파는 치아의 3차원 화상을 촬영하는 데 사용할 수 있으며 전통적인 엑스선 촬영과 견주어 더 정교한 편이다.

보안

테라헤르츠파는 섬유와 플라스틱을 투과할 수 있으므로 먼 거리에서 특정인이 숨긴 무기를 찾아낼 목적으로 보안 검색과 같은 감시 분야에 활용할 수 있다.