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介紹太赫茲成像系統(tǒng)波長的*性及其應用
點擊次數：1909 更新時間：2017-11-13
太赫茲成像系統(tǒng)中所利用的成像技術跟其他波段的成像技術一樣，THz成像技術也是利用THz射線照射被測物，通過物品的透射或反射獲得樣品的信息，進而成像。 THz成像技術可以分為脈沖和連續(xù)兩種方式。前者具有THz時域光譜技術的特點。同時它可以對物質集團進行功能成像，獲得物質內部的折射率分布。例如葵花籽可以和容易獲得葵花子的內部信息。通過對比葵花籽樣品的實物照片和相應方法重構的THz 透射圖像，能清晰地分辨果殼的輪廓和隱藏在果殼中果仁的形狀，這是zui希望的。同樣，如果樣品是人的牙齒，那么牙齒的正常部分與損蛀部分將很容易的區(qū)分開，同時不必照射x射線，對人體沒有附加傷害。
太赫茲成像系統(tǒng)的太赫茲波(THz波)是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在0.03到3mm范圍，介于與紅外之間。一百多年前，在紅外天文學上人們曾提到太赫茲，但在科研和民用方面很少有人觸及。在、可見光、紅外等技術被廣泛應用的情況下，太赫茲發(fā)展滯后的主要原因在于缺少探測器和發(fā)射源，直到近十幾年，隨著科研手段的提高，人們在這一領域的研究才有了較大發(fā)展。
太赫茲的*性能給通信(寬帶通信)、、電子對抗、電磁、天文學、醫(yī)學成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領域帶來了深遠的影響。由于太赫茲的頻率很高，所以其空間分辨率也很高;又由于它的脈沖很短(皮秒量級)所以具有很高的時間分辨率。太赫茲成像技術和太赫茲光譜技術由此構成了太赫茲應用的兩個主要關鍵技術。同時，由于太赫茲能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢。另外，由于生物大分子的振動和轉動頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優(yōu)良菌種的選擇等農業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應用前景。太赫茲的應用仍然在不斷的開發(fā)研究當中，其廣闊的科學前景為世界所*。
THz實際上也是成像的一種。鑒于大氣中水分對THz射線的強吸收作用，所以近距離是THz射線的優(yōu)勢所在。一個非常讓人向往的應用是穿墻和探雷，當然也可以用于抗震救災中遇難者的搜救，目前還處于研發(fā)階段。這是由于墻壁，木材等材料對THz透過，而人體包含大量水分，不透過THz，因此可以透過墻壁到屋內的人員的分布和活動，將反恐怖反綁架起到深遠的影響，同理也可以用于廢墟下人體的尋找。而探雷是由于地雷一般在地表或地表附近，而干燥的泥土可以透過THz射線，而地雷將會把THz射線反射回來，從而可以發(fā)現目標。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術上的應用：THz用于通信可以獲得10GB/s的無線傳輸速度，特別是通信，由于在外太空，近似真空的狀態(tài)下，不用考慮水分的影響，這比當前的超寬帶技術快幾百至一千多倍。這就使得THz通信可以以*的帶寬進行高保密通信。雖然由于缺乏的THz發(fā)射天線和源，使其還無法在通信領域商業(yè)化，但這必將由新型的發(fā)射裝置和發(fā)射源所解決。
此外，太赫茲在半導體材料、高溫的性質研究等領域也有廣泛的應用。研究該頻段不僅將推動理論研究工作的重大發(fā)展，而且對固態(tài)電子學和電路技術也將提出重大挑戰(zhàn)。
太赫茲成像系統(tǒng)的太赫茲波(THz波)是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在0.03到3mm范圍，介于與紅外之間。一百多年前，在紅外天文學上人們曾提到太赫茲，但在科研和民用方面很少有人觸及。在、可見光、紅外等技術被廣泛應用的情況下，太赫茲發(fā)展滯后的主要原因在于缺少探測器和發(fā)射源，直到近十幾年，隨著科研手段的提高，人們在這一領域的研究才有了較大發(fā)展。
太赫茲的*性能給通信(寬帶通信)、、電子對抗、電磁、天文學、醫(yī)學成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領域帶來了深遠的影響。由于太赫茲的頻率很高，所以其空間分辨率也很高;又由于它的脈沖很短(皮秒量級)所以具有很高的時間分辨率。太赫茲成像技術和太赫茲光譜技術由此構成了太赫茲應用的兩個主要關鍵技術。同時，由于太赫茲能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢。另外，由于生物大分子的振動和轉動頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優(yōu)良菌種的選擇等農業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應用前景。太赫茲的應用仍然在不斷的開發(fā)研究當中，其廣闊的科學前景為世界所*。
THz實際上也是成像的一種。鑒于大氣中水分對THz射線的強吸收作用，所以近距離是THz射線的優(yōu)勢所在。一個非常讓人向往的應用是穿墻和探雷，當然也可以用于抗震救災中遇難者的搜救，目前還處于研發(fā)階段。這是由于墻壁，木材等材料對THz透過，而人體包含大量水分，不透過THz，因此可以透過墻壁到屋內的人員的分布和活動，將反恐怖反綁架起到深遠的影響，同理也可以用于廢墟下人體的尋找。而探雷是由于地雷一般在地表或地表附近，而干燥的泥土可以透過THz射線，而地雷將會把THz射線反射回來，從而可以發(fā)現目標。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術上的應用：THz用于通信可以獲得10GB/s的無線傳輸速度，特別是通信，由于在外太空，近似真空的狀態(tài)下，不用考慮水分的影響，這比當前的超寬帶技術快幾百至一千多倍。這就使得THz通信可以以*的帶寬進行高保密通信。雖然由于缺乏的THz發(fā)射天線和源，使其還無法在通信領域商業(yè)化，但這必將由新型的發(fā)射裝置和發(fā)射源所解決。
此外，太赫茲在半導體材料、高溫的性質研究等領域也有廣泛的應用。研究該頻段不僅將推動理論研究工作的重大發(fā)展，而且對固態(tài)電子學和電路技術也將提出重大挑戰(zhàn)。
