새로운 유연한 Terahertz 카메라는 다양한 모양의 물체를 검사할 수 있습니다.

오늘날의 디지털 시대에 "사물 인터넷" 장치(소프트웨어 및 센서가 내장됨)의 사용이 널리 보급되었습니다. 이러한 장치에는 무선 장비, 자율 기계, 웨어러블 센서 및 보안 시스템이 포함됩니다. 복잡한 구조와 속성 때문에 안전성과 유용성을 평가하고 잠재적인 결함을 배제하기 위해 면밀히 조사해야 합니다. 그러나 동시에 검사 중에 장치가 손상되지 않도록 해야 합니다.

0.1~10THz 사이의 주파수를 가진 방사선을 기반으로 하는 테라헤르츠(THz) 이미징은 높은 투과율, 해상도 및 감도로 인해 빠르게 인기를 얻고 있는 그러한 비파괴 방법 중 하나입니다. 그러나 기존의 THz 카메라는 부피가 크고 단단하여 고르지 않은 표면을 이미징하는 데 한계가 있습니다. 게다가 높은 비용과 센서 구성의 다양성 부족으로 인해 다소 비실용적인 대안이 되어 보다 적응 가능한 센서가 필요합니다.

이를 위해 Yukio Kawano 부교수가 이끄는 Tokyo Tech의 연구원 팀은 불규칙한 모양의 물체의 블라인드 끝을 이미지화하는 데 사용할 수 있는 유연하고 독립형 THz 센서 어레이를 설계하여 이 격차를 해결했습니다.

“테스트 대상의 모양, 구조 및 크기가 다양하기 때문에 카메라 디자인과 센서는 다양한 구성에 맞게 조정되어야 합니다. 우리 연구에서 우리는 적응 가능한 형태의 THz 카메라를 생성하기 위한 간단하고 비용 효율적인 제조 방법을 개발했습니다.”라고 Kawano 박사가 말했습니다.

과학자들은 그러한 센서에 사용된 재료가 THz 스펙트럼에서 우수한 흡수와 함께 방출을 감지 가능한 전기 신호로 변환하는 높은 효율을 가져야 한다는 것을 알고 있었습니다. 이러한 이유로 그들은 우수한 기계적 강도와 유연성을 가진 탄소나노튜브(CNT) 필름을 선택했습니다. 그들은 레이저 유도 슬릿이 있는 폴리이미드 필름과 진공을 사용하는 멤브레인 필터를 통해 CNT 용액을 통과시켰습니다. 건조시, CNT 용액은 패턴화된 폴리이미드 필름의 층 사이에 독립형 현탁 구조로 남아 있었다. 또한, 그들은 CNT 필름 어레이의 자체 조립과 양단에 전극을 형성하는 능력을 기반으로 간단한 제조 공정을 개발했습니다.

이를 위해 패턴화된 폴리이미드 필름 위에 금속 전극을 증착했습니다. 이러한 프로세스를 통해 여러 대의 카메라가 포함된 THz 카메라 패치 시트가 생성되었습니다. 흥미롭게도, 매달린 CNT 필름의 구조는 필터링 조건과 마찰력을 변경하여 수정될 수 있어 프로세스를 맞춤화할 수 있습니다.

더욱이, 패치 시트는 더 나은 커버리지를 위해 테스트 대상의 표면에 부착될 수 있는 더 작은 휴대용 및 웨어러블 센서로 가위로 절단될 수 있다. 연구원들은 수지 내 폴리머의 균열, 불순물 및 고르지 않은 코팅을 감지 및 시각화하고 구부러진 파이프 내의 슬러지를 감지하여 품질 관리 작업을 위한 카메라의 잠재력을 강조함으로써 산업 응용을 입증할 수 있었습니다.