Während der europaweite Einsatz von Ganzkörperscannern auf Flughäfen wegen allzu großer Übergriffe auf die Intimsphäre der Fluggäste immer noch sehr kontrovers diskutiert wird, ist das Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena dabei, eine Terahertz-Sicherheitskamera zu entwickeln, die Objekte mit hohem Gefährdungspotenzial erfassen kann, ohne dabei anatomische Details aufzuzeichnen.

Ganzkörperaufnahme Foto: IPHT

Auf einigen europäischen Flughäfen kommen sie bereits zum Einsatz: die sogenannten "Nacktscanner" erscheinen vielerorts schon als Mittel der Wahl zur Enttarnung von Terroristen. Bei diesen Scannern handelt es sich um moderne Abtastgeräte, die zumeist unter Einsatz von schmalbandiger Millimeterwellenstrahlung geringer Intensität Menschen buchstäblich unter die Kleidung schauen können. Dadurch ist es zwar möglich, beispielsweise metallische Gegenstände, wie Pistolen oder andere Waffen, zu entdecken. Gleichzeitig werden dabei jedoch detailgenaue Nacktbilder in Fotoqualität von den Reisenden erstellt.

Von diesen Geräten unterscheidet sich der am Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena entwickelte Prototyp durch zweierlei: Zum einen basiert er nicht auf einer Mikrowellentechnologie, die sich zumeist noch im Gigahertzbereich bewegt,  sondern die Forscher arbeiten im Infrarotbereich mit Frequenzen im Terahertzbereich. Damit zusammenhängend wirft der Detektor der Jenaer Forscher nicht aktiv Strahlen auf einen Menschen, sondern zeichnet das auf, was die Person passiv von sich aus abstrahlt. Der Vorteil: Passiv erstellte Bilder sind im Unterschied zu beleuchteten frei von jeglichen Schattenwürfen und damit "blind" für anatomische Details. Zudem besteht auf Grund des passiven Aufnahmestatus' auch keine Gesundheitsgefährdung.

Mit ihrem Ansatz ist es den Forschern gelungen, ein Problem zu lösen, das sich bei der Entwicklung von Terahertz-Kameras bisher stellte: Schon im Infrarotbereich sind die Eigenemissionen von Körpern relativ schwach. Bei Terahertz-Frequenzen sind diese nochmals eine Größenordnung schwächer und für konventionelle Detektoren nicht mehr nachzuweisen, da sie im Hintergrundrauschen untergehen.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma haben die Forscher dadurch gefunden, dass sie ultraempfindliche gekühlte Detektoren auf einer bolometrischen Basis entwickelt haben. Bolometer gehören zu den empfindlichsten Strahlungsdetektoren und messen den von einer einfallenden Strahlung erzeugten Temperaturanstieg in einem Absorbervolumen. Dadurch dass das am IPHT entwickelte Bolometer bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt arbeitet, lässt sich des thermische Rauschen limitieren. Zur Temperaturmessung setzen die Forscher modernste supraleitende Elektronik ein. Der Absorber für die Terahertz (THz)- Wellen besteht aus kleinen, lithographisch hergestellen Dipolantennen. Zur Temperaturmessung verwenden die Wissenschaftler einen Supraleiter aus Molybdän.

Ausgelesen wird der Detektor mit einem extrem rauscharmen Verstärker auf Supraleiterbasis. In Verbindung mit einer computergesteuerten Datenerfassung ermöglicht der am IPHT hergestellte Detektor den Nachweis einer extrem kleinen Strahlungsleistung von etwa 10  -16 Watt. Da die Eigenemissionen des menschlichen Körpers im THz-Bereich bei etwa 10  -14 Watt liegen, kann dieser Detektor ein rein passives THz-Abbild von Personen erstellen.

Als Demonstrator für die prinzipielle Funktionalität einer THz-Kamera haben die Jenaer Forscher mittlerweile einen Prototypen mit einem 7-Pixel Empfängerarray und einem Spiegelsystem für eine passive Abbildung von Objekten aus einer Distanz von fünf Metern konstruiert. Dabei orientiert sich das Spiegelsystem an teleskopischen Vorbildern aus der Radioastronomie.

Bis zur Realisierung einer THz-Kamera haben die Wissenschaftler noch eine Reihe von Aufgaben zu erfüllen: Zum einen gilt es den aufgenommenen Bildausschnitt zu vergrößern sowie die Pixelzahl zu erhöhen. Außerdem soll die die Geschwindigkeit der Bildaufnahme gesteigert werden.  Bis 2010 wollen die Wissenschaftler 25 Bildaufnahmen in einer Sekunde erzielen..