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1 - CONTEXTE

2 - PRINCIPES DE LA TOMOGRAPHIE ET APPLICATIONS ACTUELLES

3 - SPÉCIFICITÉ DU RAYONNEMENT TÉRAHERTZ

4 - TOMOGRAPHIE THZ

5 - PERSPECTIVES ET ÉVOLUTIONS

Article de référence | Réf : RE172 v1

Perspectives et évolutions
Tomographie à l'aide de rayons térahertz

Auteur(s) : Patrick MOUNAIX, Benoit RECUR

Relu et validé le 24 mars 2022

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RÉSUMÉ

La tomographie par rayonnement térahertz est une technique de contrôle non destructif (CND) permettant d'analyser et de visualiser la structure interne d'un objet en 3D. Son principe consiste à enregistrer sur un détecteur adapté à ce rayonnement des images 2D obtenues pour différents angles, puis à reconstruire les coupes transversales de l'objet à l'aide d'algorithmes. Grâce à ses propriétés, cette technique offre de nouvelles perspectives dans le CND notamment pour l'analyse des matériaux industriels de faible densité, les objets d'art et les matériaux du patrimoine culturel.

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ABSTRACT

Terahertz "T-ray" tomography

Terahertz tomography is a non-destructive testing (NDT) technique allowing for analyzing and visualizing the internal structure of a 3D object. Its principle consists in recording on a detector adapted to this radiation, 2D images obtained from various angles and reconstructing with algorithms the cross-sections of the object. Due to its properties, this technique offers new perspectives in the NDT, in particular for the analysis of low-density industrial material, works of art and cultural inheritage materials.

Auteur(s)

  • Patrick MOUNAIX : Directeur de recherches CNRS au Laboratoire Ondes et Matières d'Aquitaine (LOMA, ex CPMOH – UMR 5798) à Talence,

  • Benoit RECUR : Ingénieur de recherches CNRS au Laboratoire Bordelais de Recherches en Informatique (LaBRI – UMR 5800) à Talence

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Techniques d'analyse et spectroscopie

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : optique, électronique, optronique, traitement du signal, reconstruction

Domaines d'application : biologie, environnement, sécurité, culture

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Route des Lasers™ (Aquitaine)

Centres de compétence : LOMA Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine (CNRS), Centre technologique Alphanov, ARMIR, Association pour le Rayonnement, les Mesures et l'Imagerie Rapide, qui comprend un club « Teranaute » formé par une dizaine de laboratoires universitaires, grands organismes et industriels travaillant dans le domaine des ondes térahertz. GDR international TERAHERTZ « Détecteurs et Émetteurs de Radiations Térahertz à Semi-conducteurs » (GDR CNRS 2897). Ce GDR fédère les collaborations entre une vingtaine de laboratoires européens et internationaux travaillant dans le domaine des composants à semi-conducteurs pour la technologie des ondes THz.

Industriels : Nikon, Picometrix, Toptica Photonics, GigaOptics, Menlow, Synview

Contact : [email protected], [email protected], http://www.loma.cnrs.fr/SLAM/teraslam-terahertz-spectroscopy-and-imaging/

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re172


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5. Perspectives et évolutions

En conclusion de cet article, nous avons montré les avantages (rayonnement sain, pouvoir de pénétration important, mise en forme et guidage du faisceau, etc.) et les limitations (résolution liée à la longueur d'onde utilisée) de l'imagerie hyperspectrale en bande térahertz. Ainsi, des perspectives extrêmement prometteuses se dessinent et sont basées sur l'utilisation de systèmes pour le contrôle et la vision au travers d'objets opaques. L'étape supplémentaire que nous avons décrite dans cet article constitue un bond en avant avec la mise au point d'un véritable scanner 3D térahertz capable de restituer les structures complexes par des techniques de rétroprojection filtrées (inspirées des scanners médicaux). La problématique physique et technique associée au rayonnement térahertz est loin d'avoir été résolue. De nombreuses limitations et d'artefacts subsistent et font l'objet d'une recherche intense dans les laboratoires. La prochaine révolution sera probablement d'ordre technologique. Le développement dans les laboratoires de composants émetteurs térahertz compacts et robustes associés à des nouveaux modules de détections matriciels permettront d'augmenter sensiblement les temps d'acquisition et, en conséquence, rendra plus aisé le développement de systèmes de visualisation ou d'analyse térahertz pour le transfert industriel.

Remerciements

Les travaux sur la spectro-imagerie térahertz ont bénéficié de nombreuses collaborations dans le cadre des projets de recherche soutenus par la région Aquitaine, l'université de Bordeaux 1. Également, la société I2S et le centre technologique Alphanov sont des partenaires privilégiés dans les projets gravitant autour de l'imagerie térahertz, projets labellisés dans le cadre du pôle de compétitivité Route des Lasers™. L'auteur tient également à remercier tous les étudiants ayant travaillé sur les sujets abordés ici tout d'abord au sein de l'équipe spectro-imagerie térahertz du groupe SLAM au LOMA UMR 5798 puis à présent au sein du groupe TERA SLAM qu'il dirige. Pour les sujets les plus récents, messieurs J.C. Delagnes et E. Abraham, P. Desbarats ont été particulièrement actifs. Il veut également remercier l'ensemble de la communauté térahertz en France : en particulier, les adhérents à l'association Teranaute au sein d'ARMIR. Ce travail fait également l'objet d'un financement de la CEE DOTNAC (Development and Optimization...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WANG (S.), FERGUSON (B.), ABBOTT (D.), ZHANG (X.C.) -   T-ray imaging and tomography.  -  J. Biol. Phys., 29, p. 247-256 (2003).

  • (2) - WANG (S.), ZHANG (X.C.) -   Pulsed terahertz tomography.  -  J. Phys. D : Appl. Phys., 37, p. R1-R36 (2004).

  • (3) - AWAD (M.), CHEVILLE (R.A.) -   Transmission terahertz waveguide-based imaging below the diffraction limit.  -  Appl. Phys. Lett., 86, p. 221107 (2005).

  • (4) - YIN (X.), NG (B.W.H.), FERGUSON (B.), ABBOTT (D.) -   Wavelet based local tomographic image using terahertz techniques.  -  Digital Signal Process., 19, p. 750-763 (2009).

  • (5) - BRAHM (A.), KUNZ (M.), RIEHEMANN (S.), NOTNI (G.), TÜNNERMANN (A.) -   Volumetric spectral analysis of materials using terahertz- tomography techniques.  -  Appl. Phys. B, 100, p. 151-158 (2010).

  • (6) - ABRAHAM (E.), YOUNUS (A.), AGUERRE (C.), DESBARATS (P.), MOUNAIX (P.) -   Refraction...

1 Sites Internet

Teranaute : http://www.armir.fr

Imagerie térahertz : http://www.alphanov.fr

Tomographie et digitalisation 3D : http://www.tomoadour.com

International GDR Project : http://www.terapole.univ-montp2.fr/GRI/

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2 Événements

5e Journées Térahertz – 10-12 juin 2009 – Villeneuve d'Ascq : http://www.armir.fr/index.php?option=com_content=article=53=93

6e journées Térahertz – mai 2011 – La Grande Motte : http://www.ies.univ-montp2.fr/JTHz/6e_Journees_Terahertz/Bienvenue.html

7e Journées Térahertz – avril 2013 – Cargèse

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3 Annuaire

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