เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ กับการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมโลก

          คลื่นเทระเฮิรตซ์ คือย่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงสุดท้ายที่นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยกำลังศึกษาและพัฒนาเพื่อนำมาประยุกต์ใช้งานทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอุตสาหกรรม

          โดยคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่างคลื่นไมโครเวฟและคลื่นอินฟาเรด หรือมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 30 ไมโครเมตร ถึง 3 มิลลิเมตร และมีคุณลักษณะเด่นเฉพาะตัวของคลื่นความถี่ในย่านนี้คือมีความปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิต (Non-ionizing) เนื่องจากมีพลังงานต่ำเมื่อเทียบกับคลื่นรังสีเอกซ์ (X-ray) สามารถทะลุทะลวงผ่านวัสดุส่วนมากที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (Dielectric Materials) เช่น กระดาษ พลาสติก ผ้า และไม้ รวมถึงมีความสามารถใช้ในการตรวจจับและระบุชนิดของสารเคมีที่น่าสนใจ อาทิ กรดอะมิโน ยาปฏิชีวนะหรือแม้กระทั้งสารตั้งต้นวัตถุระเบิด ทำให้มีงานวิจัยและพัฒนานำคลื่นความถี่ในย่านนี้มาประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายในศาสตร์ต่างๆ

          ในช่วงเริ่มแรกของเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์นั้น ระบบกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์มีขนาดใหญ่และราคาแพงมาก ทำให้ระบบส่วนใหญ่ถูกใช้อยู่ในวงจำกัด เช่น ในห้องปฏิบัติการวิจัยโดยเฉพาะงานวิจัยด้านดาราศาสตร์ อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางวิชาการในระยะเวลาถัดมาได้เปิดโอกาสในเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ สำหรับนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรม เช่น การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing: NDT) การตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการควบคุมคุณภาพ (Quality Control: QC) การใช้งานด้านการรักษาความปลอดภัย การสื่อสารโทรคมนาคมและด้านการแพทย์

 

         เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในภาคอุตสาหกรรมโลก

 

          1) ด้านเกษตรและอาหาร

          ในต่างประเทศได้เริ่มศึกษาการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ไปประยุกต์ใช้งานในด้านอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีคุณสมบัติพิเศษคือมีความไวสูงต่อความชื้น สามารถทะลุผ่านบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ใช่โลหะ และสามารถใช้เทคนิคสเปคโตรสโกปี (Spectroscopy) ในการระบุชนิดของวัสดุชีวภาพส่วนใหญ่ได้ จึงมีแนวโน้มที่จะนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในอุตสาหกรรมอาหารสมัยใหม่ เช่น เพื่อตรวจวัดสารออกฤทธิ์หรือสารที่ให้ประโยชน์แก่ร่างกายของผู้รับประทานในผลิตภัณฑ์จำพวกอาหารเสริมสมุนไพรหรือผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรอื่นๆ หรือแม้กระทั่งใช้ในการสร้างภาพเพื่อดูการกระจายตัวของความชื้น การตรวจสอบสิ่งปลอมปน หรือการตรวจสอบเมล็ดพันธุ์ เป็นต้น

 

          2) ด้านการแพทย์

          เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความไวต่อน้ำหรือความชื้น ในทางการแพทย์จึงได้มีการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบ เนื้อเยื่อชั้นบนของผิว การตรวจสอบความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ รวมถึงการวิเคราะห์ความลึกและการไหม้ของเนื้อเยื่อที่เกิดจากการสัมผัสกับสารเคมี การตรวจสอบโรคมะเร็งผิวหนัง โรคมะเร็งเต้านม และการประยุกต์ใช้งานทางด้านทันตกรรมในการตรวจโรคฟันผุ นอกจากนั้นยังมีการริเริ่มนำเอาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบกรดนิวคลีอิกในเซลล์เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ตรวจหาการกลายพันธุ์ของ DNA ในอนาคต

 

          3) ด้านรักษาความปลอดภัย

          หนึ่งในการประยุกต์ใช้งานที่น่าสนใจเป็นอย่างมากคือการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในด้านการรักษาความปลอดภัย การตรวจหาวัตถุต้องสงสัยเช่น มีดหรือปืนที่ซ่อนอยู่ใต้เสื้อผ้าด้วยเทคนิคการสร้างภาพ การตรวจจับสารเคมีอันตรายประเภทสารตั้งต้นวัตถุระเบิดด้วยเทคนิคเทระเฮิรตซ์สเปกโตรสโกปี (THz spectroscopy) ซึ่งมีความแม่นยำมากและน่าสนใจกับการนำมาประยุกต์ใช้งานในด้านนี้ โดยในปัจจุบันเทคโนโลยีการสร้างภาพด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์เพื่อรักษาความปลอดภัยได้มีการนำออกสู่ตลาดบ้างแล้วโดยใช้งานจริงในสนามบินต่างประเทศ โดยนำมาใช้แทนระบบเดิมที่เป็นคลื่นรังสีเอกซ์

 

          4) ด้านการควบคุมการผลิต (QC) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing: NDT)

          ในระบบควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะในด้านเภสัชกรรม กระบวนการตรวจสอบคุณภาพมีความเข้มงวด หากผลิตภัณฑ์ที่ได้มีชุดใดชุดหนึ่งไม่เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดโดยหน่วยงานกำกับดูแลแล้วสินค้าทั้งชุดก็จะถูกทำลาย คลื่นเทระเฮิรตซ์จึงเป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมอย่างมากในระบบควบคุมการผลิต เนื่องจากมีความสามารถที่จะตรวจสอบโครงสร้างทางเคมีและแยกแยะองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงได้ รวมถึงตรวจสอบลักษณะทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ด้านเภสัชกรรม เช่นความหนาของชั้นเคลือบเม็ดยา นอกจากนี้ในอุตสาหกรรมที่มีกำลังผลิตจำนวนมาก (Mass Product) เช่น อุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีการควบคุมความหนาของสีเคลือบผิว หรืออุตสาหกรรมด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการตรวจสอบรอยต่อของวงจรในตัวชิปไอซี (ICs) ก็สามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้งานได้

นอกจากนี้ ในงานด้านการตรวจสอบแบบไม่ทำลายเองก็เช่นเดียวกัน ระบบการสร้างภาพด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์ทั้งแบบ 2 มิติ (2D) และ 3 มิติ (3D) ได้ถูกพัฒนาและเริ่มนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีคุณสมบัติที่เด่นกว่าระบบที่เราคุ้นเคยกันดีอย่างเช่นคลื่นรังสีเอกซ์ (x-ray) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลายด้วยเทคโนโลยีทางนิวเคลียร์ เพราะคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความปลอดภัยกับสิ่งมีชีวิตอย่างที่กล่าวไว้ข้างต้น

 

          5) ด้านการสื่อสารไร้สาย

          เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์นั้นมีความถี่สูง มีย่านความถี่กว้าง และให้ช่องสัญญาณมากกว่าความถี่ไมโครเวฟ จึงมีความเหมาะสมมากในการประยุกต์ใช้งานในระบบ WLAN (Wireless Local Area Network) และ Broadband Mobile Communication โดยเมื่อปีถึงสองปีที่ผ่านมามีรายงานว่านักวิจัยสามารถพัฒนาระบบส่งข้อมูลไร้สายที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลถึง 10 Gbps และมีการคาดการว่าในอนาคตจะมีการใช้เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ สำหรับการส่งข้อมูลมัลติมีเดียแบบไร้สายกับไฟล์ขนาดใหญ่ หรือ ระบบ Wireless LAN อาจจะถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในเวลาอันใกล้

          นอกจากการใช้งานหลักข้างต้นแล้วเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ยังมีการนำมาใช้งานด้านอื่นๆ อีกมากมายอย่างเช่น ทางการทหาร ทางด้านศิลปะ การวิจัยทางดาราศาสตร์ เป็นต้น

 

ข้อมูลจาก :  www.nectec.or.th