Onderzoekers zijn erin geslaagd om door de eerste negen pagina’s van een stapel papier te kijken.
Het systeem maakt hiervoor gebruik van terahertzstraling, elektromagnetische straling met een golflengte tussen die van infrarood- en microgolfstraling. Het systeem zendt ultrakorte pulsen uit. Een ingebouwde sensor in de camera detecteert de reflectie van deze pulsen. Deze reflectie ontstaat doordat er zich minuscule luchtzakjes van 20 µm diep tussen de pagina’s bevinden. Het verschil in breking tussen lucht en papier zorgt voor de terugkaatsing van de terahertzstraling.
Met het systeem blijkt de afstand tussen de verschillende bladzijden te bepalen. Hierbij kijkt het systeem naar de tijd tussen het uitzenden en het ontvangen van de straling. Daarnaast is het systeem in staat om letters te identificeren.
Bron: Technisch weekblad, dinsdag 20 september 2016
Zie ook onderstaand filmpje:
Terahertzstraling heeft een golflengte tussen die van infrarood- en microgolfstraling.
a) Bepaal de golflengte van de terahertzstraling.
De pulsen die het systeem uitzendt worden aangeduid als ‘ultrakort’.
b) Leg uit waarom de pulsen zeer kortdurend moeten zijn in dit systeem.
Tussen twee pagina’s zit gemiddeld 20 µm lucht. De terahertzstraling weerkaatst op de overgang van lucht naar papier.
c) Voer een beredeneerde schatting uit van het tijdsverschil tussen de reflecties van de terahertzstraling op twee naast elkaar gelegen pagina’s.
Om letters te kunnen herkennen op de dichtgeslagen bladzijde moet er voor de terahertzstraling natuurkundig gezien een verschil zijn tussen papier en inkt.
d) Geef een verschil dat hiervoor van belang is.
Met het prototype konden de onderzoekers succesvol door de eerste twintig pagina’s komen. Echter was de reflectie van het signaal na negen pagina’s zo zwak dat achtergrondruis het overstemt en de letters niet meer leesbaar waren.
e) Geef twee redenen waarom de reflectie van het signaal bij meer pagina’s moeilijker te ontcijferen is.
De methode zou geschikt gemaakt kunnen worden om te gebruiken voor heel oude boeken en manuscripten.
f) Leg uit waarom het systeem daar een voordeel kan zijn.
Tussen infrarood en microgolfstraling zit de terahertzstraling. Dat komt volgens Binas neer op λ = 1 mm.
Uitwerking vraag (b)
De puls moet afgelopen zijn voor het begin van de puls als echo terug is bij de ontvanger. De golven reizen met de lichtsnelheid door een afstand van de dikte van een paar vellen papier en zijn dus zeer snel weer terug bij de ontvanger.
Uitwerking vraag (c)
Tussen 2 pagina’s zit ongeveer 20 ∙ 10-6 m lucht. Daar komen nog een laag papier bij van ongeveer 0,1 mm. In totaal reist de terahertzstraling dus heen en terug door 2 ∙ (20 ∙ 10-6) + 2 ∙ (0,1 ∙ 10-3) = 2,4 ∙ 10-4 m.
Dit duurt t = s/v = (2,4 ∙ 10-4) / (3,0 ∙ 108) = 8 ∙ 10-13 s.
Uitwerking vraag (d)
De reflectiecoëfficiënt (reflecteerbaarheid).
Uitwerking vraag (e)
Er ontstaan ook reflecties op de eerdere pagina’s. De reflectie van dieper liggende pagina’s wordt steeds zwakker. Bovendien ontstaan er ook nog reflecties van reflecties. Het wordt dus steeds moeilijker om te achterhalen van welke laag een reflectie afkomstig is.
Uitwerking vraag (f)
Zeer oude boeken zijn kwetsbaar. Openen kan leiden tot onherstelbare schade. Lezen zonder aanraken of openen zou dan ideaal zijn.
