Microscopie en champ proche térahertz basée sur une ouverture dynamique air-plasma

En tant que nouvelle méthode d’inspection dans l’infrarouge lointain, le développement de la technologie d’imagerie térahertz (THz) a attiré une attention considérable ces dernières années. Avec les propriétés uniques du rayonnement THz, telles que les énergies des photons non ionisants et une large information spectrale, cette technique d’imagerie a montré un potentiel d’application puissant dans de nombreux domaines de recherche fondamentale et industriels. Cependant, la résolution de l’imagerie THz est toujours limitée en raison de sa grande longueur d’onde. L’introduction de techniques optiques de champ proche peut grandement améliorer la résolution, mais il est toujours essentiel d’exiger qu’une source ou un détecteur THz s’approche de l’échantillon le plus loin possible. Pour les matériaux mous ou liquides dans la détection biomédicale et l’inspection chimique, ces échantillons peuvent être facilement endommagés et la source ou le détecteur THz peut être contaminé dans les techniques traditionnelles de champ proche THz. Par conséquent, il reste encore un défi pour réaliser la microscopie en champ proche THz dans des domaines d’application plus larges.

Dans un nouvel article publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques, dirigée par les professeurs Xin-ke Wang et Yan Zhang du Laboratoire clé des métamatériaux et dispositifs de Pékin, Laboratoire clé du Ministère de l’éducation en optoélectronique térahertz, Département de physique, Université normale de la capitale, Pékin, Chine, et ses collègues ont développé une nouvelle microscopie en champ proche THz pour obtenir une imagerie sous-longueur d’onde THz sans approcher l’échantillon avec aucun appareil.

Dans cette technique de champ proche THz, un filament croisé a été formé par deux plasmas d’air croisés, qui ont ouvert une ouverture dynamique pour moduler l’intensité d’un faisceau THz sur une surface d’échantillon. Lorsque le filament croisé était suffisamment proche de la surface de l’échantillon, l’imagerie THz avec une résolution de dizaines de microns était réalisée. Profitant des avantages de cette technique, la limitation du choix de l’échantillon a été efficacement supprimée dans l’imagerie en champ proche THz traditionnelle et les dommages à l’échantillon du filament croisé ont été minimisés.

Pour vérifier les performances de la technique, quatre types de matériaux différents ont été mesurés et leurs images de sous-longueur d’onde THz ont été acquises avec succès, y compris un test de résolution métallique, une puce semi-conductrice, un motif en plastique et une tache grasse. De plus, la technique est également adaptée en principe à un échantillon encapsulé, si son emballage est transparent au THz et à la lumière visible. Par conséquent, on pourrait s’attendre à ce que la méthode rapportée élargisse considérablement les applications de la microscopie en champ proche THz, par exemple, la détection biomédicale et l’inspection chimique.