Die fehlerfreie Funktion jedes Computerchips muss nach der Produktion überprüft werden. Dazu werden sogenannte Prober eingesetzt, die Messspitzen mit hoher Präzision an den Chipkontakten anbringen und die elektrischen Signale aus dem Halbleiterchip analysieren. Bei den hohen Frequenzen der kommenden Chipgenerationen mit bis zu über 1000 GHz (= 1THz) ist der Signaltransport über Kabel aufgrund hoher Verluste nicht mehr möglich.
Das neu entwickelte THz-Rastermikroskop bringt nun die Elektronik zur Signalanalyse bis auf wenige tausendstel Millimeter an den zu untersuchenden Chip heran und kann die Signale aus dem Chip berührungslos aufnehmen. Als Sensoren werden dabei ultraschnelle Josephson- Kontakte aus Hochtemperatursupraleitern verwendet. Sie sind auf einer winzigen Prüfspitze, dem sogenannten Josephson-Cantilevers angebracht. Diese Anordnung erlaubt die gleichzeitige Abbildung der Topographie und die Analyse der elektrischen Höchstfrequenzsignale. Auf diese Weise ist es mit diesem neuen Messgerät für die kommenden Chipgenerationen erstmals möglich, an jedem Ort des Chips signalführende Leitungen mit höchster Präzision anzufahren, die Signale berührunglos auszukoppeln und bis zu Frequenzen von mehreren THz zu analysieren.
Das THz-Mikroskop besteht aus einer Vakuumanlage, einem Kleinkühler, der Elektronik und einem Computer zur Steuerung und Messdatenaufnahme. Die eingesetzten Sensoren sind supraleitende Bauelemente die zum Betrieb auf -230°C gekühlt werden müssen. Die Kühlung erfolgt durch ein geschlossenes Kühlsystem mit einem Kleinkühler. Der zu untersuchende Halbleiterchip arbeitet bei Raumtemperatur. Obwohl zwischen Sensor (-230°C) und Messobjekt (20°C) ein sehr großes Temperaturgefälle von 250°C besteht, kann der Sensor bis auf wenige Mikrometer an das Messobjekt angenähert werden, ohne dass der Sensor sich erwärmt. Der Wärmeaustausch zwischen dem warmen Messobjekt und der kalten Messspitze ist durch das Hochvakuum auf ein Minimum beschränkt. Bevor ein Bild vom Terahertzmikroskop aufgenommen werden kann, muss die Höhe des Sensors über dem Halbleiterchip bestimmt werden. Der zu analysierende Chip wird nun mit einer Auflösung von 100 nm relativ zum Sensor bewegt; der Sensor behält seine feste Position. Nach der Datenaufnahme zeigt der Computer das Bild der Leistungsverteilung des hochfrequenten Signals.