Imagen de detección de agua en hoja de vid. Las zonas de la hoja que más agua tienen, como nervios secundarios, nervio central y peciolo, aparecen en colores amarillo-verdosos. Fuente: UPNA.
Hay objetos que no podemos ver en el rango de lo visible, pero sí con sistemas de imagen que utilizan la longitud del teraherzio (THz). En ese rango, podemos detectar por ejemplo un cuerpo extraño, oculto bajo la ropa, pero también determinar el material del que está compuesto.
David Etayo, ingeniero de telecomunicación y doctor por la Universidad Pública de Navarra, ha podido identificar componentes explosivos no sólo en su estado puro sino también, por primera vez, tras haberse producido la detonación. Además, ha trabajado en otras aplicaciones de los terahertzios para la agricultura y la industria alimentaria.
El hecho de caracterizar (identificar) un material significa conocer sus características propias, de modo que posteriormente, cuando esa sustancia sea sometida a un sistema detector, éste indicará de qué se trata. Según explica el investigador en la nota de prensa de la UPNA, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España, han ido "un paso más allá en el sistema de imagen".
Además de detectar que hay un objeto, han caracterizado distintos materiales para ver cómo reaccionan en el rango del THz. "Hemos caracterizado explosivos y, por primera vez, un tipo de explosivo como la pólvora de mina, que fue un material presente, por ejemplo, en los atentados del 11 M”. También ha caracterizado otros materiales como trilita, hexógeno y pentrita.
Uno de los logros de la tesis doctoral ha sido caracterizar también explosivos ya detonados. “Lo habitual es caracterizar los explosivos en su forma de laboratorio, recién producidos, cuando son seguros, pero lo que ocurre, por ejemplo después de un atentado, es que sólo quedan unos restos y son totalmente distintos a los materiales de origen”.
En el transcurso de su investigación y en colaboración con la Guardia Civil se tomaron muestras antes y después de la detonación. Además, se caracterizaron los materiales en diferentes formas como, por ejemplo, explosivo puro, explosivo comercial y explosivo casero. De esta forma, se ha podido detectar explosivo en cantidades de muestra mínimas, entre 5 y 10 miligramos. También se analizaron mezclas de distintos explosivos, obteniéndose en todos los casos la identificación de cada uno de los componentes.
“Con los restos de una detonación como muestra, podemos saber casi inmediatamente qué tipo de explosivo se ha detonado. Al final, se trata de un proceso químico que modifica el producto inicial pero lo bueno es que, tanto en el estado puro como en el detonado, en el rango del terahercio se puede caracterizar, determinar y saber qué es qué”. El uso de esta tecnología podría permitir también incorporar estos sistemas a los robots-oruga utilizados para desactivar artefactos, de manera que pudieran detectar el explosivo del que se trate.
David Etayo, ingeniero de telecomunicación y doctor por la Universidad Pública de Navarra, ha podido identificar componentes explosivos no sólo en su estado puro sino también, por primera vez, tras haberse producido la detonación. Además, ha trabajado en otras aplicaciones de los terahertzios para la agricultura y la industria alimentaria.
El hecho de caracterizar (identificar) un material significa conocer sus características propias, de modo que posteriormente, cuando esa sustancia sea sometida a un sistema detector, éste indicará de qué se trata. Según explica el investigador en la nota de prensa de la UPNA, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España, han ido "un paso más allá en el sistema de imagen".
Además de detectar que hay un objeto, han caracterizado distintos materiales para ver cómo reaccionan en el rango del THz. "Hemos caracterizado explosivos y, por primera vez, un tipo de explosivo como la pólvora de mina, que fue un material presente, por ejemplo, en los atentados del 11 M”. También ha caracterizado otros materiales como trilita, hexógeno y pentrita.
Uno de los logros de la tesis doctoral ha sido caracterizar también explosivos ya detonados. “Lo habitual es caracterizar los explosivos en su forma de laboratorio, recién producidos, cuando son seguros, pero lo que ocurre, por ejemplo después de un atentado, es que sólo quedan unos restos y son totalmente distintos a los materiales de origen”.
En el transcurso de su investigación y en colaboración con la Guardia Civil se tomaron muestras antes y después de la detonación. Además, se caracterizaron los materiales en diferentes formas como, por ejemplo, explosivo puro, explosivo comercial y explosivo casero. De esta forma, se ha podido detectar explosivo en cantidades de muestra mínimas, entre 5 y 10 miligramos. También se analizaron mezclas de distintos explosivos, obteniéndose en todos los casos la identificación de cada uno de los componentes.
“Con los restos de una detonación como muestra, podemos saber casi inmediatamente qué tipo de explosivo se ha detonado. Al final, se trata de un proceso químico que modifica el producto inicial pero lo bueno es que, tanto en el estado puro como en el detonado, en el rango del terahercio se puede caracterizar, determinar y saber qué es qué”. El uso de esta tecnología podría permitir también incorporar estos sistemas a los robots-oruga utilizados para desactivar artefactos, de manera que pudieran detectar el explosivo del que se trate.
Aplicaciones diversas
Otra parte de la tesis se centró en aplicaciones de la tecnología de THz en los campos de la agricultura e industria alimentaria. En el primer caso, se trabajó con vides, ya que los THz son muy sensibles al contenido en agua de la muestra: “Aunque a simple vista no se aprecien variaciones, si analizas la imagen de una hoja de vid en terahercios se ve perfectamente cómo el contenido de agua varía día a día. Esto permite tener un mayor control de las plantas, reducir costes de riego, poder mejorar la calidad del vino, etc.”.
En cuanto a la industria alimentaria, se trabajó junto con una productora de chorizo. Por un lado, se midió la cantidad de agua en el producto durante el proceso de secado, que permite estimar el tiempo de curación que aún le queda al chorizo. “Lo bueno que tiene la tecnología de THz es que no es destructiva; no es preciso romper el chorizo para hacer la medición sino que basta con acercar el sensor al producto”, explica Etayo. Además, la aplicación más directa que han encontrado es el uso del sistema para detectar restos o cuerpos extraños que hayan podido quedar en la cadena de producción del chorizo loncheado.
Por último, durante el trabajo se diseñó un sistema de doble banda que permite combinar dos rangos frecuenciales diferentes (infrarrojo y terahercio) en una única medida para poder detectar e identificar objetos ocultos. Dentro del espectro electromagnético, la radiación de THz se encuentra entre las microondas y el infrarrojo. El rango del infrarrojo trabaja en una frecuencia más alta y aporta la resolución, mayor calidad de la imagen, mientras que la parte de THz es la que se utiliza para identificar y caracterizar los materiales.
“La idea es que un único detector nos indique a la vez la resolución de la imagen y la identificación del material —señala este investigador—. En esta tesis, hemos diseñado y fabricado un detector que nos permite hacer esa medición. Además, debido al uso de las zonas de Fresnel, hemos conseguido un aumento de ganancia en la banda de infrarrojo”.
Otra parte de la tesis se centró en aplicaciones de la tecnología de THz en los campos de la agricultura e industria alimentaria. En el primer caso, se trabajó con vides, ya que los THz son muy sensibles al contenido en agua de la muestra: “Aunque a simple vista no se aprecien variaciones, si analizas la imagen de una hoja de vid en terahercios se ve perfectamente cómo el contenido de agua varía día a día. Esto permite tener un mayor control de las plantas, reducir costes de riego, poder mejorar la calidad del vino, etc.”.
En cuanto a la industria alimentaria, se trabajó junto con una productora de chorizo. Por un lado, se midió la cantidad de agua en el producto durante el proceso de secado, que permite estimar el tiempo de curación que aún le queda al chorizo. “Lo bueno que tiene la tecnología de THz es que no es destructiva; no es preciso romper el chorizo para hacer la medición sino que basta con acercar el sensor al producto”, explica Etayo. Además, la aplicación más directa que han encontrado es el uso del sistema para detectar restos o cuerpos extraños que hayan podido quedar en la cadena de producción del chorizo loncheado.
Por último, durante el trabajo se diseñó un sistema de doble banda que permite combinar dos rangos frecuenciales diferentes (infrarrojo y terahercio) en una única medida para poder detectar e identificar objetos ocultos. Dentro del espectro electromagnético, la radiación de THz se encuentra entre las microondas y el infrarrojo. El rango del infrarrojo trabaja en una frecuencia más alta y aporta la resolución, mayor calidad de la imagen, mientras que la parte de THz es la que se utiliza para identificar y caracterizar los materiales.
“La idea es que un único detector nos indique a la vez la resolución de la imagen y la identificación del material —señala este investigador—. En esta tesis, hemos diseñado y fabricado un detector que nos permite hacer esa medición. Además, debido al uso de las zonas de Fresnel, hemos conseguido un aumento de ganancia en la banda de infrarrojo”.