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介紹太赫茲成像系統(tǒng)波長(zhǎng)的*性及其應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：2282 更新時(shí)間：2017-11-13
太赫茲成像系統(tǒng)中所利用的成像技術(shù)跟其他波段的成像技術(shù)一樣，THz成像技術(shù)也是利用THz射線照射被測(cè)物，通過(guò)物品的透射或反射獲得樣品的信息，進(jìn)而成像。 THz成像技術(shù)可以分為脈沖和連續(xù)兩種方式。前者具有THz時(shí)域光譜技術(shù)的特點(diǎn)。同時(shí)它可以對(duì)物質(zhì)集團(tuán)進(jìn)行功能成像，獲得物質(zhì)內(nèi)部的折射率分布。例如葵花籽可以和容易獲得葵花子的內(nèi)部信息。通過(guò)對(duì)比葵花籽樣品的實(shí)物照片和相應(yīng)方法重構(gòu)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(shí)不必照射x射線，對(duì)人體沒(méi)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(zhǎng)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(xué)上人們?cè)岬教掌潱诳蒲泻兔裼梅矫婧苌儆腥擞|及。在、可見(jiàn)光、紅外等技術(shù)被廣泛應(yīng)用的情況下，太赫茲發(fā)展滯后的主要原因在于缺少探測(cè)器和發(fā)射源，直到近十幾年，隨著科研手段的提高，人們?cè)谶@一領(lǐng)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(duì)抗、電磁、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像)、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來(lái)了深遠(yuǎn)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(jí))所以具有很高的時(shí)間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲光譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，由于太赫茲能量很小，不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢(shì)。另外，由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究當(dāng)中，其廣闊的科學(xué)前景為世界所*。
THz實(shí)際上也是成像的一種。鑒于大氣中水分對(duì)THz射線的強(qiáng)吸收作用，所以近距離是THz射線的優(yōu)勢(shì)所在。一個(gè)非常讓人向往的應(yīng)用是穿墻和探雷，當(dāng)然也可以用于抗震救災(zāi)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(duì)THz透過(guò)，而人體包含大量水分，不透過(guò)THz，因此可以透過(guò)墻壁到屋內(nèi)的人員的分布和活動(dòng)，將反恐怖反綁架起到深遠(yuǎn)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(guò)THz射線，而地雷將會(huì)把THz射線反射回來(lái)，從而可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術(shù)上的應(yīng)用：THz用于通信可以獲得10GB/s的無(wú)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(dāng)前的超寬帶技術(shù)快幾百至一千多倍。這就使得THz通信可以以*的帶寬進(jìn)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(wú)法在通信領(lǐng)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(dǎo)體材料、高溫的性質(zhì)研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。研究該頻段不僅將推動(dòng)理論研究工作的重大發(fā)展，而且對(duì)固態(tài)電子學(xué)和電路技術(shù)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(zhǎng)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(xué)上人們?cè)岬教掌潱诳蒲泻兔裼梅矫婧苌儆腥擞|及。在、可見(jiàn)光、紅外等技術(shù)被廣泛應(yīng)用的情況下，太赫茲發(fā)展滯后的主要原因在于缺少探測(cè)器和發(fā)射源，直到近十幾年，隨著科研手段的提高，人們?cè)谶@一領(lǐng)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(duì)抗、電磁、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像)、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來(lái)了深遠(yuǎn)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(jí))所以具有很高的時(shí)間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲光譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，由于太赫茲能量很小，不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢(shì)。另外，由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究當(dāng)中，其廣闊的科學(xué)前景為世界所*。
THz實(shí)際上也是成像的一種。鑒于大氣中水分對(duì)THz射線的強(qiáng)吸收作用，所以近距離是THz射線的優(yōu)勢(shì)所在。一個(gè)非常讓人向往的應(yīng)用是穿墻和探雷，當(dāng)然也可以用于抗震救災(zāi)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(duì)THz透過(guò)，而人體包含大量水分，不透過(guò)THz，因此可以透過(guò)墻壁到屋內(nèi)的人員的分布和活動(dòng)，將反恐怖反綁架起到深遠(yuǎn)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(guò)THz射線，而地雷將會(huì)把THz射線反射回來(lái)，從而可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術(shù)上的應(yīng)用：THz用于通信可以獲得10GB/s的無(wú)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(dāng)前的超寬帶技術(shù)快幾百至一千多倍。這就使得THz通信可以以*的帶寬進(jìn)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(wú)法在通信領(lǐng)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(dǎo)體材料、高溫的性質(zhì)研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。研究該頻段不僅將推動(dòng)理論研究工作的重大發(fā)展，而且對(duì)固態(tài)電子學(xué)和電路技術(shù)也將提出重大挑戰(zhàn)。
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