Güncel güvenlik aynası

Son yıllarda beş duyu ve mevcut görüntüleme yöntemlerine çığır açıcı yeni bir buluş eklendi; terahertz (THz) görüntüleme cihazı. İnsanoğlu var olduğu tarihler boyunca sağlık, güvenlik, haberleşme vb. konulara çok önem vermiş ve bu konular üzerinde sayısız çalışmalar yapmıştır. Bilimin ve buna bağlı olarak teknolojinin hızla geliştiği bu dönemde bu konular üzerindeki çalışmalarda hayret edici bir yere varmıştır. Güvenlik kavramının insan yaşamıyla yakından ilgili hale geldiği günümüzde THz uygulamaları gündeme gelen ilginç gelişmelerden biridir.

Terahertz dalgaları, mikrodalga ve kızıl ötesi (infrared) frekans aralığında yer alan ve iyonlaştırıcı özelliklere sahip olmayan dalgalardır. Bu nedenle X-ışınlarının tersine dokulara ve DNA’ya zarar vermemektedir. Örnek vermek gerekirse, televizyon kumandasındaki kırmızı lazer ışığından daha az zararlıdır [1]. Bu nedenle tıpta teşhiste, toplu ulaşım ve alışveriş merkezlerinde ise güvenlik amacıyla rutin olarak kullanılabilmektedir. THz dalgalarının elektromanyetik spektrumundaki yeri Şekil 1’de gösterilmektedir. 

Şekil 1. Elektromanyetik Spektrum[2,3]

Tıpta uygulamalarına yönelik olarak THz dalgalarının bazı frekansları, düşük su içerikli dokulara, örneğin yağ dokularına nüfuz ederek geri yansıma özelliğinden yararlanılarak kullanılmaktadır. Şekil 2’de sıradan bir teknikle çekilmiş bir karaciğer resmi ile THz görüntüleme cihazıyla elde edilmiş görüntüsü kıyaslama yapmak amacıyla verilmektedir.

Şekil 2. Hastalıklı bir karaciğerin Terahertz görüntüleme ile elde edilen resminin rutin teknikle elde edilen resmiyle kıyaslanması[4]

THz görüntülerle canlının su, yağ doku yoğunluğu vb. kimyasal özellikleri saptanabilmekte ve ayrıca THz görüntüyle diş çürükleri de tayin edilebilmektedir. Şekil 3’de THz görüntüleme tekniğiyle çekilmiş diş ve el görüntüleri verilmektedir.

Şekil 3.THz görüntüleme teknikleriyle elde edilmiş çeşitli tıbbi görüntüler

Terahertz dalgaları yağ dokusundan daha çok geçtiğinden dolayı terahertz ışınlarının göğüse daha fazla nüfuz ettiği tespit edilmiştir (yaklaşık 2 cm kadar). Böylece, cilt kanseri gibi bazı hastalıklar acısız ve güvenli bir şekilde saptanabilmekte ve ameliyat esnasında sağlıklı dokuların alınması engellenmiş olmaktadır [5,6,7]. Şeki 4’de THz kamerayla elde edilen bir insan görüntüsü verilmektedir.

Şekil 4.İnsanın THz kamerayla elde edilen görüntüsü[8]

Terahertz ışınları kumaşlara ve plastiklere nüfuz edebilmektedir. Ancak, örneğin plastik bıçağın keskin kenarları dalgayı yansıttığı için bir silah plastikte olsa kolayca tespit edilebilmektedir. Bu nedenle onlarca metre uzaktan herhangi birinin üstündeki gizlenmiş plastik silahları, patlayıcıları ve uyuşturucuları bulmak için güvenlik ve görüntüleme de kullanılmaktadır. Terahertz ışınlarıyla sadece kişinin veya nesnenin şekli değil ayrıca kimyasal özellikleri de saptanabilmektedir. Örneğin, cebinizdeki paket plastik bir stres topu mu veya şeker paketi mi kolayca tespit edilebilmektedir. THz ışınları deri veya diğer bilinen ve yaygın olarak kullanılan malzemelerden geçmesine rağmen silah gibi metallerden yansımaktadır. Şekil 5’de kâğıt bir kutuda gizlenmiş bir silahın THz görüntüsü verilmektedir.

Şekil 5. Kağıt bir kutuda gizlenmiş bir silah ve THz görüntüsü[9]

Yapılan çalışmalar sonucu 2 kg’lık THz ışını görüntüleme cihazı üretilmiştir ve Şekil 6’da gösterilmektedir [1].

Şekil 6.THz görüntüleme cihazı

Terahertz cihazları havaalanları gibi güvenliğin çok yüksek olması gereken yerlerde güvenli bir şekilde kullanılmaktadır. Örneğin, insanı çıplak gösteren terahertz kamera, Londra’nın Gatwick Havaalanı’nda test edildi. Şekil 7’de THz kamerayla elde edilen ve insanı çıplak gösteren çeşitli görüntüler verilmektedir. Kameraların yerleştirildiği koridoru kullanan yolcular, üzerleri aranmadan güvenlik kontrolünden geçtiler. Yolcular, güvenlik görevlilerinin kendilerini elle aramasından duydukları rahatsızlığı, çıplak gösteren kamerada daha az hissettiklerini söylediler [10,11,12]. Bu bağlamda, “Günümüzde yeterince giyinik olmak mümkün müdür?” diye düşünülebilir.

Şekil 7.Güvenlik amacıyla kullanılan THz kameralarından elde edilen görüntüler [13,14].

Terahertz radyasyonun spektroskopisi (tayf ölçümü) kimya ve biyokimyada yeni bilgilerin elde edilmesini sağlamaktadır. Haberleşmede ise uzun dönemde ev ve ofislerde kullanılması planlanmaktadır. Yüksek frekansa sahip olduğundan, kablosuz haberleşmede büyük bir potansiyele sahiptir. Eczacılık gibi birçok endüstride kalite kontrol yapmak için de kullanılabilmektedir. Şekil 8’de yeni koparılmış bir yaprak ile 2 gün önce koparılmış bir yaprağın görüntüsü kıyaslanmaktadır.

Şekil 8.THz teknolojisiyle elde edilen görüntü

Başlangıcı 15 yıl öncesine dayanan çalışmalar sonucu civa bazlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerin THz ışıması yaptığı teorik olarak ispatlanmış ve 2004 tarihinde İspanya’daki “International Conference on Spectroscopies in Novel superconductors” adlı konferansta sunularak,  Journal of Physcis and Chemistry of Solids adlı uluslararası dergide basılmıştır [15,16]. Bu teorik çalışmalar deneysel olarak çalışan gruplar tarafından yine bir yüksek sıcaklık süperiletkeni olan bizmut bazlı bakır oksit katmanlı numunesi için deneysel olarak ispatlanmıştır. Böylece, yakın bir gelecekte, süperletkenlik teknolojisi kullanılarak elde edilen daha güçlü THz cihazları yapılabilir.

Doç. Dr. Özden Aslan Çataltepe

 

 

Kaynaklar

[1] http://spectrum.ieee.org/print/5278
[2] http://mynasadata.larc.nasa.gov/ElectroMag.html
[3] http://www.sp.phy.cam.ac.uk/SPWeb/research/thzcamera/WhatIsTHzImaging.htm
[4] http://www.ptb.de/en/publikationen/news/html/news021/artikel/02104.htm
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Terahertz_radiation
[6] http://www.aip.org/tip/INPHFA/vol-9/iss-4/p27.html
[7] http://gipo.ntu.edu.tw/2006%20(6-8)/2006-summer.htm
[8] http://www.scenta.co.uk/viewitem/1710253/t-rays-could-be-the-key-to-increased-airport-security.htm
[9]http://solarsystem.dlr.de/terasec/why_terahertz.shtml
[10] http://www.milliyet.com.tr/2002/12/03/guncel/gun08.html
[11]http://www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071126121732.htm
[12] http://www.anl.gov/Media_Center/News/2007/MSD071123.html
[13] http://www.thznetwork.org/wordpress/index.php/archives/445
[14]http://hazemsakeek.com/magazine/index.php?option=com_content&task=view&id=132&Itemid=101
[15]Özdemir Z.G.; Aslan Ö.; Onbaslı U., Journal of Physcis and Chemistry of Solids, 67 (2006) 453.
[16]Özdemir Z.G.; Aslan Ö.; Onbaslı U., The Seventh International  Conference on Vibration Problems (ICOVP-2005), İstanbul, Türkiye 05-09 Eylül (2005), İstanbul, Türkiye, 111 Springer Procceedings in   Physics, İnan E.; Kırış E. Eds: Springer, Dordrecht, The Netherlands (2007)377.