Millimeterstrahlung

Millimeterstrahlung bezeichnet elektromagnetische Strahlung im Millimeterbereich des Spektrums. Typische Wellenlängen liegen zwischen etwa 1 Millimeter und 10 Millimetern, entsprechend Frequenzen von rund 30 bis 300 Gigahertz. Damit gehört sie zwischen Mikrowellen und dem Terahertzbereich. Die Strahlung ist nicht-ionisierend.

Charakteristisch ist die relativ geringe Energie pro Photon; die kurzen Wellenlängen ermöglichen bei geeigneter Apertur hohe räumliche Auflösung in bildgebenden Verfahren. Die Ausbreitung wird jedoch stark von der Atmosphäre beeinflusst, insbesondere durch Wasserdampf und Sauerstoff. Es existieren Transmissionsfenster mit vergleichsweise niedriger Dämpfung, während andere Bänder durch Absorption stark belegt sind. Die Atmosphärenbedingungen, Lage und Wetter beeinflussen daher Betrieb und Reichweite.

Erzeugung und Detektion: Für die Erzeugung werden leistungsstarke Quellen wie Vacuum-Elektronikgeräte (Klystrons, Gyrotrons) oder Magnetrons eingesetzt; in der Halbleitertechnik kommen Schottky-Dioden, Transistoren und Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMICs) zum Einsatz. Als Detektoren dienen Bolometer, SIS-Mixer, Schottky-Diodenempfänger sowie Heterodynreceiver, die eine Frequenzkonversion ermöglichen. Radiative Messungen nutzen oft empfindliche Empfänger mit klarem Geräuschspannungsniveau.

Anwendungen: In der drahtlosen Kommunikation ermöglichen Millimeterwellen hohe Datenraten über kurze bis mittlere Reichweiten. In Radar-, Fernerkundungs- und Bildgebungsverfahren dienen sie der detaillierten Abtastung von Strukturen. In der Astronomie liefern Teleskope im Millimeterband Informationen über kalte Gaswolken, Sternentstehung und kosmische Staubregionen. Weitere Einsatzfelder finden sich in der Sicherheits- und Industrieinspektion sowie in bestimmten Forschungs- und medizinischen Anwendungen.

Sicherheit und Umwelt: Millimeterstrahlung ist nicht-ionisierend, daher sind akute biologische Risiken geringer, doch Leistung, Exposition und Gegebenheiten der Umgebung müssen berücksichtigt werden. Wettereinflüsse wie Regen oder hohe Luftfeuchtigkeit erhöhen die Dämpfung und begrenzen die Reichweite.