Elektromanyetik dalga spektrumunun 0,1 ile 10 THz frekans aralığındaki ışımalar Terahertz (THz) dalgaları veya T-ışını olarak adlandırılmaktadır. THz teknolojisi; algılama, görüntüleme ve yüksek hızlı veri iletimi yetenekleri ile son yılların üzerinde en çok çalışılan araştırma konularından birisi olmuş ve Massachusetts Institute of Technology University tarafından geleceğin insan yaşamını etkileyecek 10 teknolojiden de birisi olarak rapor edilmiştir.
Terahertz dalgalarıyla haberleşme son yıllarda rağbet görmeye başladığından, IEEE tarafından bir standardizasyon çalışması başlatılmıştır. Bu kapsamda “THz Interest Group for Wireless System Operating at 300 GHz and beyond” isimli bir çalışma grubu kurulmuş ve IEEE 802.15 standardının geliştirilmesi çalışmalarına başlanmıştır.
THz ışıma su ve metal dışında çoğu maddeye (deri, kumaş, karton, kağıt vb.) yaklaşık 0,5 cm kadar nüfuz edebilmektedir. Bu özellik istenmeyen maddelerin hiçbir şekilde gizlenemeyeceği anlamını da taşıyor. Doktorların özellikle deri ve göğüs kanseri vakalarında kanser teşhisini koymada ve kanser tipini belirlemede daha doğru karar vermelerini sağlamaktadır. Dişçiler ise hastalarının dişlerini bu yöntem sayesinde görüntüleyerek daha iyi muayene edebildiklerini ifade etmektedirler.
Yukarıda da belirtildiği gibi THz dalgaları ile çok hassas algılama ve görüntüleme yapılabilmektedir. Yüksek hassasiyetle kazandırdığı bu yetenekler ile kısa sürede tüm dünyanın ilgisini çekmiş ve başta savunma sanayi olmak üzere pek çok alanda araştırmalara konu olmuştur.
Kullanım Alanları
Havaalanı güvenliğinde,
Havaalanı güvenliğini sağlamak maksadıyla, gelen yolcular ancak X-ışını cihazlardan geçirilerek içeri alınabilmektedir. Mevcut teknoloji (X-ışını cihazlar kullanılıyor.) ile yolcuların üzerinde bulunan metal içerikli nesnelerin tespiti yapılmaktadır. Bu yapılırken de yolcuların üzerinde genellikle bulunan; kemer, ayakkabı, toka gibi nesnelerin çıkartılması istenmektedir. Tüm bunlar yapılırken oluşan uzun kuyruklar ise istenmeyerek de olsa mağduriyetlere sebebiyet verebilmektedir. Bu tür mağduriyetlerin önüne ise biyolojik dokulara az miktarda zarar verdiği düşünülen THz teknolojisiyle geçilebilir. THz teknolojisiyle yolcuların eşyalarını bırakmayarak, taramadan geçirilmeleri mümkün olacaktır.
Tehlikeli maddelerin tanımlanmasında,
İstenmeyen maddelerin tanımlanmasına da imkân verebilen THz teknolojisinin, X-ışını cihazlarından daha kullanışlı olduğunu söylemek mümkündür. Tek tip denetleme yapmak yerine aranılan maddeye yönelik çok yönlü bir denetleme imkânını da bu teknoloji ile kazanmış oluyoruz.
Yüksek hızda kablosuz iletişimde,
THz teknolojinin yüksek hızlarda güvenli haberleşme için gelecekte daha fazla kullanılacağı öngörülmektedir. Geniş bant özelliğine sahip olması ve jammer (sinyal bozucu)’lardan etkilenmemesi de ayrıca tercih sebebidir. Bağlantı hızı; sis, bulut, yağmur vb. atmosferik koşullarda zayıflamanın olabileceği ise göz önünde bulundurulmalıdır.
Tıbbi görüntülemede,
THz teknolojisini X-ışınından ayıran en önemli özellik, insan DNA’ sına zararlı hiçbir etki bırakmaması olarak gösterilebilir. Dolayısıyla kanser riski oluşturmadığını da söyleyebiliriz. THz teknolojisi için gerekli olan güç seviyesinin hâlihazırda evlerimizde bulunan TV kumandalarının kızılötesi ışını yayarken ki güç seviyesinden daha düşük olması, biyolojik dokuları iyonize etmemesi bu teknolojinin ne kadar zararsız olduğunun da göstergesidir. Tıbbi görüntülemede canlılar üzerinde dozaj sınırı olmadan kullanılabilir.
Kara mayınlarının uzaktan algılanmasında ve herhangi bir bombalı saldırılarının önceden tespitinde,
THz spektroskopisi kullanılarak kara mayınlarının 30 m kadar uzaktan tespitini de yapmanın mümkün olduğu, yapılan araştırmalarla da gösterilmiştir.
THz spektroskopisini kullanarak kara mayınlarını tespit etmek savunma sanayii için önemli bir ilerleme olacaktır. Dünya çapında 100 milyona yakın kara mayını olduğu tahmin edilmektedir. Diğer görüntüleme ve tespit sistemlerine nazaran THz teknolojisinin özellikle anti-personel mayınlarını küçük kaya parçalarından daha iyi ayırıp tespit edebileceği değerlendirilmektedir. Metal olmayan bir kara mayının kuru toprak altında görüntülenmesine konsept teşkil edebilecek bir görüntüleme THz teknolojisi ile geçekleştirilmiştir.
THz görüntüleme ile uzak ve kısa mesafeden intihar bombacısını tespit edebilme, silah sistemlerinin fark edilebilmesi ile kritik paket ve mektupların kimyasal ve biyolojik denetiminin yapılabilmesi de mümkün olabilecektir.
THz Dalgalarının Önemli 4 Temel Özelliği
- Çeşitli materyaller için THz ışınımı teklik gösterir. Bu özellik parmak izinin tekliği gibidir.
- THz ışınları plastik, karton, kumaş gibi çoğu malzemeden geçerek su ve su buharında soğrulup metallerden yansır. Çoğu patlayıcı maddenin THz bandında, diğerlerinden ayırt etmeye yarayacak olan kendine özgü bir yapıya sahip olduğu spektroskopik ölçüm sayesinde ortaya çıkarılmıştır. TNT, RDX, HMX, PETN, Tetril vb. birçok patlayıcı madde THz dalga spektroskopi ile tespit edilebilmiştir. Patlayıcının üzerinde kâğıt, plastik, kumaş vb. materyallerden kaplı olmasına rağmen tespiti sağlanmıştır.
Aşağıdaki şekilde patlayıcıların farklı spektral yapıda oldukları ve çeşitli örtülerin THz frekansı gösterilmiştir.
- THz, çok düşük enerji seviyelerini içermektedir. Bu sayede biyolojik dokulara zararlı değildir, dolayısıyla insan sağlığına zarar vermez. Bu özelliği ile sağlık ve güvenlik alanlarında kullanılabilir.
- Oda sıcaklığındaki bir cisim THz bölgesinde olan bir enerji yayar. Bu da kullanım alanını artırmaktadır.
Ülkemizde Yaşanan Gelişmeler
Eski Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanı Fikri Işık; insan üzerinde gizlenmiş tabanca, bıçak, tüfek gibi tehlikeli maddelerin uzaktan tespitini sağlayacak görüntüleme sisteminin çalışmalarının tamamlanmak üzere olduğunu belirtirken, “Bu sistem uzaktan bomba tespiti de yapabilecek” dedi.
Bakan Işık, TÜBİTAK SAVTAG tarafından desteklenen “Terahertz Teknolojisinin Kazanımı Projesi” (TEKAP) için de, MSB ile TÜBİTAK MAM, Uluslararası Yüksek Teknoloji Laboratuvarları ve Bilkent Üniversitesi NANOTAM işbirliğinde geliştirildiğini anlattı. Ulusal güvenlik uygulamaları için kritik olan THz teknolojisini milli imkânlarla geliştirmek için yola çıktıklarını belirten Işık, geliştirilen teknolojiyle savunma uygulamalarına yönelik prototipler oluşturmayı hedeflediklerini söyledi. Proje kapsamında THz görüntüleme ve THz spektroskopi prototiplerinin hazırlandığını kaydeden Işık, “TÜBİTAK öncülüğünde Türkiye’de ilk kez geliştirilen THz görüntüleme sistemiyle sivil ve askeri tesislerin girişlerinde insan üzerinde gizlenmiş tabanca, bıçak, tüfek gibi tehlikeli maddeler 10 metre uzaklıktan tespit edilebilecek. Dünyadaki muadillerine göre mesafe ve çözünürlük açısından daha üstün kalitede görüntü sunabilen THz görüntüleme prototipi, tehlikeli metal cisimleri 3 cm çözünürlükte, 5 sn’den kısa sürede 2 boyutlu olarak görüntüleme yeteneğine sahip olacak” ifadelerini kullandı. Geliştirilen ikinci prototip THz spektroskopi hakkında da bilgi veren Işık, sistemin 10 metreye kadar uzaktan bomba tespitinde kullanılabileceğini aktardı. Işık, sistemin, X-ray cihazlarından daha üstün özelliklere sahip olduğunu vurgulayarak, “Proje, uzaktan güvenlik kontrolü için adeta devrim niteliğinde” dedi.
Ülkemizde THz teknolojisi alanında Bilkent Üniversitesinde MMIC yongaları üzerine ve TÜBİTAK MAM Başkanlığının Milimetre Dalga ve Terahertz Teknolojileri Araştırma Laboratuvarlarında, THz üreteç ve alıcılarına ait anten ve kontrol devrelerine ilişkin çalışmalar halen sürdürülmektedir.
Havalimanlarında Vücut Tarayıcısı (Body Scanner) Dönemi
Son dönemde havalimanlarına yönelik dünya genelinde yaşanılan terör saldırıları, bu alanların güvenlik açısından daha iyi duruma getirilmesini zorunlu kılmıştır. Devlet Hava Meydanları İşletmesi (DHMİ) ise konuyla alakalı olarak Türkiye’ de ilk kez kullanılacak olan 10 Adet L-3 tipinde ‘Vücut Tarayıcıları’ ndan satın alarak, Atatürk Havalimanı’ ndaki güvenliğin artırılmasını sağladı. Kademeli olarak yaygınlaştırılması amaçlanan bu vücut tarayıcılarından Ankara Esenboğa Havalimanı’ nda da 4 adet kurulması hedeflenmektedir.
Vücut tarayıcılarının sağladığı avantajlara bakılacak olursa; metal, sıvı, plastik, toz ve kimyasal patlayıcıların tespitinde önemli bir kolaylık sağlayacak. 3 boyutlu bir tarama gerçekleştirilirken, üzerimizden herhangi bir nesne (kemer, toka, ayakkabı vb.) çıkartmaksızın kabin içerisinde ayakta durmamız yeterli olacaktır.
Hız, güvenlik ve konfor açısından değerlendirildiğinde birçok avantajı beraberinde getirecek olan vücut tarayıcılarının, Thz teknolojisinin bir ürünü olarak karşımıza çıktığını söyleyebiliriz.
Sonuç
THz ışınımının zararsız oluşu, insan vücudu üzerindeki olumsuz etkilerinin X-ışını gibi benzerlerine oranla yok denecek kadar az oluşu ve nesnelerin içinden geçmesi suretiyle, gizli maddeleri göstermesi gibi özellikleri, bu teknolojiyi eşsiz kılmaktadır. Özellikle nesne arkası cisimlerin görüntülenebilmesi, THz ışınımının güvenlik alanındaki uygulamalarına olan ilgiyi de artırmaktadır. Örneğin; İnsansız Hava Araçları’nda (İHA) THz teknolojisini kullanarak, insan faktörü olmadan teröristlerin sıklıkla kullandığı EYP (El Yapımı Patlayıcı)’ların tespiti yapılabilir ve imha edilebilir.
Bu teknolojinin savunma faaliyetlerinde sık kullanılacağı düşünülüp olup, ülke güvenliğine çok büyük faydalar getireceği de şüphesizdir. Ülke güvenliğinin söz konusu olduğu bu durumda THz teknolojisinin milli değerlerle üretilmesi gerektiği kanaatindeyim. Ayrıca, THz ışınlarını radyo dalgaları gibi kullanarak sinyallerin cep telefonlarına taşınmasında ve kablosuz iletişime yeni metotların kazandırılması da sağlanabilir.