太赫兹成像威廉希尔官方网站 概念及原理解析_太赫兹波特征及应用

一、太赫兹成像威廉希尔官方网站 概念及原理解析

太赫兹威廉希尔官方网站 简介

太赫兹（Terahertz，1THz=1012Hz）泛指频率在0.1～10THz波段内的电磁波，位于红外和微波之间，处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。太赫兹辐射是0.1~10THz的电磁辐射，从频率上看，在无线电波和光波，毫米波和红外线之间；从能量上看，在电子和光子之间·在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波威廉希尔官方网站 已经非常成熟，但是太赫兹威廉希尔官方网站 基本上还是一个空白，其原因是在此频段上，既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合微波的理论来研究。

太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像威廉希尔官方网站 、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查，以及宽带通信、微波定向等许多领域有广泛的应用。研究该频段的辐射源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威廉希尔官方网站 也将提出重大挑战。

远距离穿墙术，铸就反恐作战新利器。

如果问一下驻伊美军最怕的是什么，那答案肯定是路边炸弹，防不胜防的路边炸弹，成了驻伊美军不寒而栗的“头号杀手”，以至于让美国海军陆战队司令迈克尔·哈吉认为：“这种相对低级的武器将成为未来战争的一个标志。”在美军撤离伊拉克之前路边炸弹造成的伤亡一度不绝于耳。与此同时，不断发生的细菌邮件、包裹炸弹和自杀式袭击也令人神经紧绷。似乎在传统威胁面前，高新威廉希尔官方网站 也无能为力，事实真是如此吗？太赫兹的穿墙透视能力或许能够扭转这种被动局面。

太赫兹的频率很高、波长很短，具有很高的时域频谱信噪比，且在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少，可以穿透墙体对房屋内部进行扫描，是复杂战场环境下寻敌成像的理想威廉希尔官方网站 。未来城市及反恐作战中，借助太赫兹特有的“穿墙术”，可以对“墙后”物体进行三维立体成像，探测隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员和显示沙尘或烟雾中的坦克、火炮等装备，进而拨开战场迷雾。

另外，太赫兹成像威廉希尔官方网站 在塑料凶器、陶瓷手枪、塑胶炸弹、流体炸药和人体炸弹的检测和识别上，更是“明察秋毫”，利用强太赫兹辐射照射路面，还可以远距离探测地下的雷场分布。如此，士兵们不需要再靠近可疑地段或人员便可以对其进行检查。与耗资较高、作用距离较短、无法识别具体爆炸物的X射线扫描仪相比，太赫兹成像具有独特优势，目前已经初步应用于检查邮件、识别炸药及无损探伤等安全领域。

二、太赫兹波特征及应用

1、太赫兹波特征

太赫兹威廉希尔官方网站 之所以成为科学前沿关注的对象，是因为太赫兹处于电磁波段中的特殊位置，与其它波段的电磁波相比具有许多独特的性能。

1.1、与短波长的电磁波相比：

（1）THz波的典型脉宽在亚皮秒量级，可以进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，通过取样测量威廉希尔官方网站 ，能够防止背景辐射噪音的干扰。目前太赫兹辐射强度能够得到的探测效果，远远优于傅立叶变换红外光谱的探测威廉希尔官方网站 ，并且太赫兹威廉希尔官方网站 稳定性也很高。

（2）太赫兹波源通常包含若干个周期的电磁振荡，频带覆盖范围很宽。单个脉冲的频带可以达到GHz到几十THz的范围，可以在大范围内分析研究物质的光谱特性。

（3）太赫兹辐射的产生机制决定了THz波具有很高的时间和空间相干性。而运用太赫兹时域光谱威廉希尔官方网站 可以直接测量出太赫兹电场的振幅和相位，更为方便地提取测量样品的相关物理信息。

（4）太赫兹波段中正好对应许多特定材料的能隙，他们的太赫兹光谱会存在明显的特征吸收。比如许多有机大分子、违禁易爆品等对THz波呈现出强烈的吸收和色散特性；利用THz波特有的光谱特征可做指纹识别。所以生物探测、危险爆炸物品检测将成为太赫兹威廉希尔官方网站 重要发展前景之一。

（5）THz波的光子能量很低，约为x射线光子能量的1/10，更是远远低于各种化学健的键能，因此它对活体生物组织不会造成电离损伤。可以应用THz威廉希尔官方网站 研究酶的特性、进行DNA鉴别等。另外由于水分子、氨分子等大多数极性分子对太赫兹波有非常强烈的吸收，所以太赫兹波不能穿透人体的皮肤，因此即使很强烈的太赫兹辐射，它对人体的影响也仅仅停留在皮肤表层，而不像微波那样直接穿透到人体的内部。这一点可以应用在对旅客身体以及生物样品的探测检查，可做为X射线成像检测手段的有益补充。

（6）THz辐射对于很多非极性物质，如电介质材料及塑料、陶瓷、纸箱、布料、硅片、干木材等材料有很强的穿透能力，可用来对已经包装的物品进行质检或者用于今后的安全检查。THz波的这些特殊性使发展THz威廉希尔官方网站 具有了重要的意义。

1.2、与长波长的电磁波相比：

（1）与微波相比，THz波的频率则更高，相同条件下通信传输的容量可以更大，因此在作为通信载体时，单位时间内THz波可以承载更多的信息量，同时由于太赫兹波的波长更短，实施同样的传输功能的情况下，可以把天线的尺寸做得更小，那么相应的系统结构及设备也可以做得更简单、更经济，从而节省成本。

（2）由于THz波波长更短、波束更窄，它的方向性要远远好于微波，成像应用中则具有更高的空间分辨率，或者在保持同等空间分辨率时能够具有更长的景深。这一点可以用来探测更小的目标，在天文及军事领域可用于更精确地定位。

（3）与微波相比，THz波具有更好的保密性和抗干扰能力。综上这些优势，THz在中短距离、高容量、无线通信威廉希尔官方网站 中具有很强应用潜力。

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