Eine neue Quelle von Terahertzstrahlung haben Wissenschafter der Technischen Universität (TU) Wien entwickelt. Sie liefert ein breites Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen aus dem gesamten Terahertzbereich, wodurch extrem intensive kurze Strahlungspulse entstehen. Zudem ist die Herstellungsmethode sehr effizient, berichten die Forscher im Fachjournal "Nature Communications".

Terahertzstrahlung ist zwischen der Infrarot- und der Mikrowellenstrahlung angesiedelt und hat nützliche Eigenschaften. "Sie kann viele Materialien problemlos durchdringen, ist aber im Gegensatz zur Röntgenstrahlung unbedenklich, weil es sich nicht um ionisierende Strahlung handelt", sagte Claudia Gollner vom Institut für Photonik der TU Wien.

Sie wird daher etwa bei Sicherheitschecks am Flughafen, für medizinische Untersuchungen oder Qualitätskontrollen in der Industrie eingesetzt. Allerdings ist Strahlung in diesem Wellenlängenbereich schwer zu erzeugen.

Überlagerte Frequenzen

Basis der neuen Terahertzstrahlungsquelle ist ein eigens entwickeltes Infrarotlasersystem, mit dem Infrarotstrahlen unterschiedlicher Frequenz erzeugt werden. Überlagert man diese Frequenzen, "entsteht eine Welle, deren elektrisches Feld eine ganz bestimmte asymmetrische Form aufweist" und intensiv genug ist, um Elektronen aus den Luftmolekülen herauszureißen, so Gollner. Die Elektronen werden dann so beschleunigt, dass dabei die gewünschte Terahertzstrahlung entsteht.

Die Methode ist nach Angaben der Wissenschafter sehr effizient: 2,3 Prozent der zugeführten Energie wird in Terahertzstrahlung umgewandelt – um Größenordnungen mehr als mit anderen Methoden. Das führt zu außergewöhnlich hohen Energien der Strahlung.

Zudem wird ein sehr breites Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Terahertzbereich erzeugt, wodurch extrem intensive kurze Strahlungspulse entstehen. Damit steht nun erstmals eine Terahertzquelle für extrem hohe Strahlungsintensitäten zur Verfügung. (red, APA, 20.1.2020)