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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(shù)：1471 更新時間：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(shù)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(shù)的特點。同時它可以對物質(zhì)集團進行功能成像，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。通過對比葵花籽樣品的實物照片和相應方法重構(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(shù)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(shù)和太赫茲光譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應用的兩個主要關(guān)鍵技術(shù)。同時，由于太赫茲能量很小，不會對物質(zhì)產(chǎn)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(zhuǎn)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(nóng)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(nèi)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(xiàn)目標。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術(shù)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(shù)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(zhì)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(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(shù)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(shù)和太赫茲光譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應用的兩個主要關(guān)鍵技術(shù)。同時，由于太赫茲能量很小，不會對物質(zhì)產(chǎn)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(zhuǎn)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(nóng)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(nèi)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(xiàn)目標。
太赫茲成像系統(tǒng)的通信技術(shù)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(shù)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(zhì)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(shù)也將提出重大挑戰(zhàn)。
