太赫兹光谱成像技术在安全方面的应用

《太赫兹光谱成像技术在安全方面的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东轻工业学院2012届本科生毕业设计（论文）摘要本文主要介绍了太赫兹光谱成像技术在安全方面的应用，其中包括太赫兹技术的简介，太赫兹成像的原理。并且简要的说明了太赫兹技术在我国的发展。用于太赫兹研究的其他材料。主要介绍的是太赫兹光谱成像在爆炸物检测、毒品稽查、安检、医学方面的应用。其主要的根据是太赫兹射线的脉宽特性、光子能量低、吸收小等特点。最后本文说了一些自己对与太赫兹技术的看法。关键词：太赫兹光谱与成像安全领域脉宽能量吸收AbstractThispapermainlyintroducestheterahert

2、zspectroscopicimagingtechnology’sapplicationsinsecurity.Includingterahertztechnologyintroduction.TellthetheoryofT-Ray’simaging.AndmakeabriefdescriptionofterahertztechnologydevelopmentinChina.OthermaterialofT-Ray.ThemainintroductionisTerahertzspectroscopicimag

3、ing’sapplicationsinexplosives,checkupdrugs,security,medical.Itsmainbaseonit’scharacteristicsuchasT-Ray’sPulsewidth,Lowphotonenergy,littleabsorption.AfterallIwouldtellfewofmyviewpointtoT-Ray.Keywords:T-Ray,Spectroscopyandimaging,Securitydomain,Pulsewidth,Energ

4、y,Absorption~18~山东轻工业学院2012届本科生毕业设计（论文）第一章基本原理1.1太赫兹的简介THz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线）就是大家所熟知的远红外射线。当然远红外线并不足以说明。太赫兹波是指频率在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。（图1-1）实际上，早在一百年前，就有科学工作者涉及过这一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到这一波段，红外光谱到达9um（0.009mm）和20um（0.02mm

5、），之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间，远红外技术取得了许多成果，并且已经产业化。但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少，主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制，因此这一波段也被称为THz间隙。随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术，THz技术得以迅速发展，并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。图1-1太赫兹的基本特点：①是THz脉冲的典型脉宽在皮秒量级，不但可以方便地进行时间分辩的研究，而且通过取样测量技术，能够有效地抑制

6、远红外背景噪声的干扰。目前，脉冲THz辐射通常只有较低的THz射线平均功率，但是由于THz~18~山东轻工业学院2012届本科生毕业设计（论文）脉冲有很高的峰值功率，并且采用相干探测技术获得的是THz脉冲的实时功率而不是平均功率，因此有很高的信噪比。目前，在时域光谱系统中的信噪比可达105或更高。②THz脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz直至几十THz的范围，许多生物大分子的振动和转动能级，电介质、半导体材料、超导材料、薄膜材料等的声子振动能级落在THz波段范围。因此THz时域光

7、谱技术作为探测材料在THz波段信息的一种有效的手段，非常适合于测量材料吸收光谱，可用于进行定性鉴别的工作。③太赫兹光子的能量低，只有几毫电子伏特，因此不容易破坏被检测物质。所以这个特点是太赫兹检测区别于其他射线检测的最大好处。尤其是在医学领域，使用太赫兹射线不会对患者造成身体的损伤。④许多的非金属非极性材料对THz射线的吸收较小，因此结合相应的技术，使得探测材料内部信息成为可能。例如，陶瓷，硬纸板，塑料制品，泡沫等对THz电磁辐射是透明的。所以太赫兹可以广泛的应用于安检领域。鉴于THz射线的特点，必将给通信、雷达

8、、天文、医学成像、生物化学物品鉴定、材料学、安全检查等领域带来深远的影响，进而改变人们的生产生活。本文对太赫兹在安全领域的应用仅仅算是抛砖引玉。1.2太赫兹成像技术原理利用安全检查应该说是现阶段最吸引人的THz技术，它的本质原理是THz成像。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