Entwicklung und Anwendung von Millimeterwellen-Spektroskopie für Teilchen, welche kleiner als die Wellenlänge sind

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Hesselbarth
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497853940

Die Streuung elektromagnetischer Wellen, an einem dielektrischen Teilchen, in verschiedene Raumrichtungen wird durch Eigenschaften des Teilchens, wie Größe, Form und Dielektrizitätszahl, bestimmt. Das Ziel des Projektes sind der experimentelle Nachweis und die theoretische Untersuchung eines Verfahrens zur gleichzeitigen Bestimmung von Größe, Form und Dielektrizitätszahl eines kleinen Teilchens mittels Millimeterwellen. Die Grösse des Teilchen ist dabei wesentlich geringer als die Freiraumwellenlänge, so dass von nicht-resonanter Streuung nach Rayleigh ausgegangen werden kann. Neben der Streuung näherungsweise-ebener Wellen unterschiedlicher Polarisation soll untersucht werden, wie sich die Streuung einer radial-polarisierten einfallenden Welle (Bessel-Strahl) gestaltet. Im Hinblick auf eine mögliche zukünftige Anwendung des Verfahrens (mit einem ähnlichen, aber frequenz-skalierten System) für die Charakterisierung einer einzelnen biologischen Zelle in einer Flüssigkeit soll untersucht werden, wie ein Teilchen, welches sich in einer Füssigkeit mit geringem dielektrischen Kontrast befindet, mittels der Streumessungen charakterisiert werden kann. Die Experimente zur Streumessung sollen bei Frequenzen um 60 GHz durchgeführt werden. Dielektrische Kugeln und Ellipsoide unterschiedlicher Permittivität, deren Grösse jeweils geringer als ein Millimeter ist, sollen als streuende Teilchen dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen