太赫兹光谱成像技术在安全方面的应用.doc

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
Abstract
This paper mainly introduces the terahertz spectroscopic imaging technology’s applications in security. Including terahertz technology the theory of T-Ray’s make a brief description of terahertz technology development in China. Other material of T- main introduction is Terahertz spectroscopic imaging’s applications in explosives, check up drugs, security, medical. Its main base on it’s characteristic such as T-Ray’s Pulse width, Low photon energy,little all I would tell few of my view point to T-Ray.
Key words: T-Ray, Spectroscopy and imaging, Security domain, Pulse width, Energy, Absorption
第一章基本原理

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。,,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()和20um(),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 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、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。

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