您现在的位置:首页 > 应用案例 > 介绍太赫兹成像系统波长的独特性及其应用

应用案例 Solutions
介绍太赫兹成像系统波长的独特性及其应用
点击次数:859 发布时间:2017-11-13
太赫兹成像系统中所利用的成像技术跟其他波段的成像技术一样,THz成像技术也是利用THz射线照射被测物,通过物品的透射或反射获得样品的信息,进而成像。 THz成像技术可以分为脉冲和连续两种方式。前者具有THz时域光谱技术的特点。同时它可以对物质集团进行功能成像,获得物质内部的折射率分布。例如葵花籽可以和容易获得葵花子的内部信息。通过对比葵花籽样品的实物照片和相应方法重构的THz 透射图像,能清晰地分辨果壳的轮廓和隐藏在果壳中果仁的形状,这是zui希望的。同样,如果样品是人的牙齿,那么牙齿的正常部分与损蛀部分将很容易的区分开,同时不必照射x射线,对人体没有附加伤害。

太赫兹成像系统的太赫兹波(THz波)是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与红外之间。一百多年前,在红外天文学上人们曾提到太赫兹,但在科研和民用方面很少有人触及。在微波、可见光、红外等技术被广泛应用的情况下,太赫兹发展滞后的主要原因在于缺少探测器和发射源,直到近十几年,随着科研手段的提高,人们在这一领域的研究才有了较大发展。

太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高,所以其空间分辨率也很高;又由于它的脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹光谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时,由于太赫兹能量很小,不会对物质产生破坏作用,所以与X射线相比更具有优势。另外,由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段,因此太赫兹在粮食选种,优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中,其广阔的科学前景为世界所公认。

THz雷达实际上也是成像的一种。鉴于大气中水分对THz射线的强吸收作用,所以近距离雷达是THz射线的优势所在。一个非常让人向往的应用是穿墙雷达和探雷雷达,当然也可以用于抗震救灾中遇难者的搜救,目前还处于研发阶段。这是由于墙壁,木材等材料对THz透过,而人体包含大量水分,不透过THz,因此可以透过墙壁侦查到屋内的人员的分布和活动,将反恐怖反绑架起到深远的影响,同理也可以用于废墟下人体的寻找。而探雷雷达是由于地雷一般在地表或地表附近,而干燥的泥土可以透过THz射线,而地雷将会把THz射线反射回来,从而可以发现目标。

太赫兹成像系统的通信技术上的应用:THz用于通信可以获得10GB/s的无线传输速度,特别是卫星通信,由于在外太空,近似真空的状态下,不用考虑水分的影响,这比当前的超宽带技术快几百至一千多倍。这就使得THz通信可以以极高的带宽进行高保密卫星通信。虽然由于缺乏的THz发射天线和源,使其还无法在通信领域商业化,但这必将由新型的发射装置和发射源所解决。

此外,太赫兹在半导体材料、高温超导材料的性质研究等领域也有广泛的应用。研究该频段不仅将推动理论研究工作的重大发展,而且对固态电子学和电路技术也将提出重大挑战。