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Verstecken nützt nichts

Mit der Terahertz-Strahlung wird sichtbar, was unter der Kleidung oder hinter einer Zeitung verborgen ist. Nützlich ist die energiearme Strahlung auch in der Medizin. Bochumer Forscher haben jetzt eine kostengünstige Terahertz-Kamera entwickelt

VON CLAUDIA BORCHARD-TUCH

Unsichtbare Dinge sichtbar machen. Diese Fähigkeit besitzt eine Terahertz-Kameras. Sie kann sowohl den Umriss als auch die Zusammensetzung eines verborgenen Gegenstands preisgeben. Noch fehlen kleine und kostengünstige Terahertz-Systeme, deren Einsatzmöglichkeiten überaus vielfältig sein können. Der nicht ganz einfachen Realisierung der kompakten Systeme sind Forscher von der Bochumer Ruhruniversität nun einen entscheidenden Schritt näher gerückt.

Bereits Anfang der 90er-Jahre entwickelten US-Forscher ein Verfahren, das Terahertz-Strahlen mittels sehr kurzer Laserblitze erzeugen kann. Terahertz-Licht strahlt in einem Frequenzbereich zwischen Mikro- und infraroten Wellen und kommt recht häufig vor. So sendet nahezu jedes Teil Terahertz-Wellen aus, doch diese sind sehr schwach und reichen nur ein paar Meter weit.

Das Terahertz-Licht ist sehr energiearm – wesentlich energieärmer als die Röntgenstrahlung. Und dies ist von großem Vorteil, denn Terahertz-Strahlen können nach heutigen Erkenntnissen keine Gesundheitsschäden hervorrufen. Es ist ihnen auch nicht möglich, ins Körperinnere einzudringen, weil sie bereits in den obersten Gewebeschichten von dem darin vorhandenen Wasser absorbiert werden. Dennoch durchdringt die Terahertz-Strahlung Kleider oder Verpackungen aus Plastik oder Papier.

All diese Eigenschaften versprechen höchst vielfältige Einsatzmöglichkeiten. So könnte Terahertz-Licht zur Diagnose von Hautkrebs eingesetzt werden, Einblicke in geschlossene Lebensmittelverpackungen ermöglichen oder erkennen lassen, ob jemand eine Pistole bei sich trägt.

Auch an zahlreiche weitere Verwendungsmöglichkeiten ist bereits gedacht: Terahertz-Wellen sollen verborgenen Landminen auf die Spur kommen, Karies weitaus vorsichtiger aufdecken, als dies mit Röntgenstrahlen zurzeit der Fall ist, oder im Zoo das dichte Gefieder von Vögeln nach Krankheitserregern durchforsten. Zudem sind Terahertz-Wellen in der Lage, drahtlos riesige Datenmengen zu übertragen, und dies bis zu 1.000-mal schneller als heute üblich.

Terahertz-Strahlen haben jedoch nur eine geringe Reichweite und sind nicht leicht messbar. Es ist auch nicht einfach, Terahertz-Licht künstlich zu erzeugen. Deshalb bildet der Terahertz-Bereich noch einen weißen Fleck auf der Landkarte der elektromagnetischen Strahlung. „Terahertz-Lücke“ heißt das bei den Spezialisten. Dass man die Terahertz-Wellen gegenwärtig noch kaum nutzt, während Radiowellen und Infrarotstrahlen überall im Alltagsleben eingesetzt werden, hängt auch mit den Kosten zusammen: Für eine Terahertz-Strahlenquelle muss man derzeit rund 250.000 Euro ausgeben.

Möglicherweise ändert sich das bald. Denn für nur ein Zehntel dieses Preises ist eine neue, von den beiden Bochumer Wissenschaftlern Stefan Hoffmann und Martin Hofmann entwickelte Terahertz-Quelle fabrizierbar. Diese Lichtquelle beansprucht weitaus weniger Raum als die bisher üblichen Systeme – sie findet in zwei Schuhkartons Platz. Wichtigste Bestandteile im Innenleben des Systems sind zwei simple Laserdioden, wie sie in jedem CD-Spieler eingesetzt werden. In der Bochumer Lampe strahlen die beiden Laserdioden gleichzeitig zwei sich räumlich perfekt überlagernde Lichtfelder aus. Die Überlagerung der beiden Lichtfelder, eine so genannte Schwebung, wird von einer Licht leitenden Antenne aufgefangen und als Terahertz-Strahlung auf das zu untersuchende Teil weitergeleitet.

In welcher Weise diese Probe dann mit den Terahertz-Wellen umgeht, hängt von ihrer chemischen Struktur ab. So schluckt jede Substanz eine für sie charakteristische Menge Terahertz-Licht und lässt eine typische Dosis hindurch. Nachdem ein Strahlungsmessgerät diese Dosis an verschiedenen Orten der Probe bestimmt hat, setzt ein Computer die Ergebnisse zu einem Rasterbild zusammen.

Auf diese Art untersuchten die Forscher bereits von Metastasen durchsetztes Lebergewebe. Die Terahertz-Aufnahmen offenbarten sogar genauere Details als die mikroskopische Untersuchung. Zurzeit arbeiten die Forscher an einer weiteren Vereinfachung ihrer Methode, die den Einsatz der Terahertz-Strahlung noch preisgünstiger machen soll.

Es bestehen kaum Zweifel daran, dass Terahertz-Systeme in Zukunft für die medizinische Diagnostik von großem Nutzen sein können. Ebenso optimistisch sehen viele die Einsatzmöglichkeiten in der Sicherheitstechnik, etwa bei der Personenkontrolle. Inwieweit bei der Entwicklung eines Personenscanners auch Fragen des Daten- und Persönlichkeitsschutzes berücksichtigt werden, bleibt abzuwarten.