Terahertz-Computer-Tomographie mit Zeitbereichsspektroskopie-Systemen

Brahm, Anika GND

Diese Arbeit befasst sich mit dem optischen, zerstörungsfreien Verfahren der Terahertz (THz)-Computer-Tomographie (CT). Das Ziel dieser Arbeit ist die Überwindung einzelner physikalisch-technischer Herausforderungen zur Schaffung der Grundlagen für eine Übertragung dieser neuen Technologie in den Industrieeinsatz. Hierbei galt es, alle Mehrinformationen von zeitaufgelösten Spektroskopie-Systemen zu nutzen, auftretende optische Effekte der langwelligen Strahlung zu untersuchen, Korrekturmaßnahmen zu finden sowie die Messgeschwindigkeit bisheriger Systeme zu erhöhen. Ausgehend von der Verwendung gepulster Zeitbereichsspektroskopie (TDS) konnten im Rahmen der Arbeit neben den üblichen Absorptionsinformationen die zusätzlichen Informationen von Zeit und Spektrum kurzer THz-Pulse erfasst und für die volumetrische Rekonstruktion der inneren Strukturen und Eigenschaften verwendet werden. Hierbei wurden Substanzen sowohl räumlich lokalisiert als auch spektral identifiziert. Es wurde erstmals die THz-CT mit einem neuen mehrkanaligen TDS-System unter Verwendung von 15 Detektionskanälen aus LTG-InGaAs/InAlAs bei der Anregungswellenlänge von 1030 nm eines Ultrakurzpuls-Faserlasers demonstriert. Im Rahmen der Systementwicklungen entstanden neue Laser-generierte Antireflexstrukturen für hochbrechende THz-Optiken, welche die Signalqualitäten in Zukunft drastisch verbessern können. Infolge der Langwelligkeit der Strahlung wurden mit den Kanten- und Brechungseffekten zwei optische Haupteffekte untersucht, klassifiziert und Lösungsstrategien bezüglich der Korrektur und Verbesserung ihrer Artefakte in Rekonstruktionsbilder aufgezeigt. Hierbei entstanden Methoden zur Detektion mehrere Pulse im Zeitsignal, Entfaltungsoperationen zur Verbesserung der optischen Bildqualität als auch ein geometrisch-optisches Simulationswerkzeug für Analyseverfahren oder weitere Systementwicklungen.

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Brahm, Anika: Terahertz-Computer-Tomographie mit Zeitbereichsspektroskopie-Systemen. 2015.

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