Levné, kompaktní čip by mohl rozšířit potenciál skenování T-ray

Anonim

Levné, kompaktní čip by mohl rozšířit potenciál skenování T-ray

Věda

Ben Coxworth

13. prosince 2012

3 obrázky

Jeden z nových čipů byl zvyklý na nedestruktivní zobrazení kulky a nože ostří skryté v plněné hračce

Technologie Terahertz (nebo T-Ray, zkrátka) zní jako něco ze sci-fi filmu. Využívá vysokofrekvenční terahertzové vlny, které se nacházejí mezi mikrovlnami a vzdáleným infračerveným zářením v elektromagnetickém spektru, aby viděly pevnou látku bez škodlivého ionizujícího záření rentgenového záření. Přestože se zařízení T-Ray ještě nestaly kompaktními a cenově dostupnými, mohlo by se to brzy změnit díky novým silikonovým mikročipům vyvinutým v Kalifornském technologickém institutu.

Profesor Ali Hajimiri a postdoctorální učenec Kaushik Sengupta vyvinuli drobné čipy T-Ray s využitím průmyslových standardních metod výroby komplementárních polovodičových kovů (CMOS). Jednou z problémů, s nimiž se potýkali, byla skutečnost, že tranzistory na pravidelných křemíkových čipích jednoduše nemohou pracovat s dostatečně vysokými frekvencemi, aby zesílily signál T-Rayu. Vědci se dostali kolem tohoto omezení tím, že ladí a koordinují frekvence více tranzistorů na jednom čipu, přičemž používají svůj kombinovaný výkon k dosažení terahertzových frekvencí.

Některé nové čipy T-Ray společnosti Caltech s peněnou na míru

"Tradiční lidé se snažili, aby tyto technologie fungovaly na velmi vysokých kmitočtech, přičemž velké části produkují energii. Mysli na to jako na slony, "vysvětlil Hajimiri. "V dnešní době můžeme vyrobit velmi velký počet tranzistorů, které jednotlivě nejsou příliš silné, ale když jsou kombinovány a pracují společně, mohou udělat mnohem víc. Pokud jsou tyto prvky synchronizovány - jako armáda mravenců - mohou dělat všechno, co slon dělá, a pak někteří. "

Dokonce i kdyby mohl být signál T-Ray zesílen, byl ještě jeden problém - jeho frekvence byla příliš vysoká, aby mohla být přenášena prostřednictvím normální drátové antény. Znovu odpověď spočívala v šíření úkolu. Do čipu byly zabudovány četné kusy kovu, které společně pracovaly na otočení čipu do antény.

Konečný výsledek: levné žetony, které jsou dostatečně malé, aby se vešly na špičku prstu, pracují rychlostí téměř 300krát rychlejší než tradiční křemíkové čipy a mají přímý signál T-Ray, který je více než 1000krát silnější než předchozí technologie. Podle společnosti Caltech jsou čipy "prvními integrovanými terahertzovými skenovacími poli".

Pomocí čipů v skenovacím zařízení dokázali Hajimiri a Sengupta udělat věci, jako je zobrazování žiletky skryté uvnitř plastu a analýzu obsahu tuku v kusu kuřete. Nakonec se očekává, že takové skenery vybavené čipy by mohly být použity pro aplikace jako je inspekce zavazadel, detekce bomby nebo léků a lékařské zobrazování podobné Star Treku .

"Nejsme jen o potenciálu, " řekl Hajimiri. "Dokázali jsme, že to funguje."

Článek o výzkumu byl nedávno zveřejněn v časopisech IEEE Journal of Solid State Circuits .

Zdroj: Kalifornský technologický institut

Aktualizace: Tento příběh byl změněn dne 13. prosince 2012, aby bylo uvedeno, že rentgenové záření nevytváří škodlivé ionizující záření, ale jsou ionizujícím zářením.

T-Ray čipové tvůrci Kaushik Sengupta a Ali Hajimiri

Jeden z nových čipů byl zvyklý na nedestruktivní zobrazení kulky a nože ostří skryté v plněné hračce

Některé nové čipy T-Ray společnosti Caltech s peněnou na míru