太赫兹时域光谱 冰
基于太赫兹时域光谱的汽车发动机油低温性能研究
基于太赫兹时域光谱的汽车发动机油低温性能研究∗于宪书;高磊;卢贵武【摘要】Terahertz time-domain spectroscopy was used to study the low temperature feature of lubricating oils.The tera-hertz time-domain spectrum of several kinds of lubricating oils from-40℃ to 0℃was measured in the self-built transmis-sion terahertz time-domain spectroscopy system.The absorption coefficient and refractive index of the lubricating oils were obtained by processing the terahertz time-domain spectrum.The results show that low temperature leads to the crystallization of hydrocarbons in lubricating oils,and the increasing of viscosity and the loss of fluidity.It shows the time delay increasing in the Terahertz time-domain spectroscopy by influence of temperature decreasing in lubrication oils,and there is certain regularity between the temperature and time delay.The decrease of the temperature leads to the increase of the refractive in-dex and the absorption coefficient of the lubricating oils,and relativity is also shown between temperature and refractive in-dex.Terahertz time-domain spectroscopy can detect the effect of temperature change on lubricating oils very effectively,and can be used to study the low temperature performance of lubricating oils.%采用太赫兹时域光谱技术研究润滑油的低温性能。
太赫兹时域光谱技术原理知乎
太赫兹时域光谱技术原理知乎
太赫兹时域光谱技术是一种用于研究和分析太赫兹频段（介于
红外和微波之间）电磁波的方法。
其原理基于太赫兹波的时域分析
和频域分析。
在太赫兹时域光谱技术中，首先通过一个激光器产生一串短脉
冲的光束，这些光脉冲经过一个光学元件（例如光栅或光学晶体）
分成两束，一束作为参考光束，另一束通过样品。
样品对通过的光脉冲进行干涉，产生干涉图样。
通过调节参考
光束的光程，可以得到一系列不同时间延迟的干涉图样。
接下来，使用探测器检测每个时间延迟下的干涉图样，并将其
转换为电信号。
然后，通过傅里叶变换将这些电信号从时域转换到
频域，得到太赫兹频段的频谱信息。
通过分析得到的频谱信息，可以获得样品在太赫兹频段的吸收、透射、反射等光学性质。
这种技术可以应用于材料的物性研究、生
物医学成像、安全检测等领域。
总结来说，太赫兹时域光谱技术利用干涉和频谱分析的原理，通过短脉冲光束与样品的相互作用，实现了对太赫兹频段电磁波的研究和分析。
第四章太赫兹的时域光谱
第四章太赫兹的时域光谱利用太赫兹脉冲可以分析材料的性质，其中太赫兹时域光谱是一种非常有效的 测试手段。
太赫兹脉冲时域光谱系统是在二十世纪九十年代出现的，太赫兹脉冲光 谱仪利用锁模激光器产生的超快激光脉冲产生和探测太赫兹脉冲。
最常用的锁模激 光器是钛宝石激光器，它能产生800nm 附近的飞秒激光脉冲。
太赫兹时域光谱系统是一种相干探测技术，能够同时获得太赫兹脉冲的振幅信 息和相位信息，通过对时间波形进行傅立叶变换能直接得到样品的吸收系数和折射 率等光学参数。
太赫兹时域光谱有很高的探测信噪比和较宽的探测带宽，探测灵敬 度很高，可以广泛应用于多种样品的探测。
典型的太赫兹时域光谱系统如图4-1所示，主要山飞秒激光器、太赫兹辐射产 生装置、太赫兹辐射探测装置和时间延迟控制系统组成。
飞秒激光器产生的激光脉 冲经过分束镜后被分为两束,一束激光脉冲（象浦脉冲）经过时间延迟系统后入射 到太赫兹辐射源上产生太赫兹辐射，另一束激光脉冲（探测脉冲）和太赫兹脉冲一 同入射到太赫兹探测器件上，通过调节探测脉冲和太赫兹脉冲之间的时间延迟可以 探测出太赫兹脉冲的整个波形。
太赫兹时域光谱系统分为透射式和反射式，所以它既可以做透射探测，也可以 做反射探测，还可以在泵浦-探测的方式下研究样品的时间动力学性质。
根据不同 的样品、不同的测试要求可以采用不同的探测装置。
图4・1典型的太赫兹时域光谱系统 4-1透射式太赫兹时域光谱系统材料的光学常数（实折射率和消光系数）是用来表征材料宏观光学性质的物理 量，它是进行其他各项研究工作的基础。
但是一般材料在太赫兹波段范圉内的光学 常数的数据比较少。
利用太赫兹时域光谱技术可以很方便地提取出材料在太赫兹波 段范围内的光学常数。
在本节中所介绍的是T. D. Dorney 和L. D. Duvillaret 等人提 出的太赫兹时域光谱技术提取材料光学常数的模型。
实验中的太赫兹时域光谱系统倔摄片锁相放大器滋光器 *时间延迟班苜分光镶 THz 辐射源离轴抛物而鏡TE 任探测源 3波片光电二极管的响应函数是不随时间改变的。
《太赫兹时域光谱》课件
脉冲整形方法
利用光学元件或数字信号处理技术对太赫兹波进行整形。
光电导天线
01
02
03
天线材料
半导体材料如硅、锗等， 用于将电信号转换为光信 号。
天线结构
单天线、天线阵列等，影 响太赫兹波的发射和接收 效率。
天线性能
灵敏度、带宽等，决定太 赫兹波的探测精度和范围 。
在食品生产、加工和储存过程中，太赫兹 技术可以检测食品的新鲜度、农药残留和其 他污染物，确保食品安全。
05 太赫兹时域光谱的未来发 展
技术创新与突破
探测器技术
研发更高效、高灵敏度的太赫兹探测器，提高光谱检测的精度和 速度。
光源技术
开发新型太赫兹光源，实现更稳定、更宽频谱的光发射。
信号处理技术
利用人工智能和机器学习算法，优化太赫兹信号处理和分析，提高 数据处理效率和准确性。
数据分析
根据实验目的，对处理后的数据进行进一步分析，如提取光谱信息、计算吸收 系数等。
04 太赫兹时域光谱的应用实 例
生物医学应用
疾病诊断
太赫兹时域光谱能够检测生物组织的分子振动和旋转，从而揭示其 结构和功能。在疾病诊断中，它可以用于检测癌症、炎症和其他疾 病。
药物研发
通过观察药物分子与生物分子相互作用时的太赫兹光谱变化，可以 研究药物的疗效和副作用，加速新药的研发进程。
《太赫兹时域光谱》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 太赫兹时域光谱概述 • 太赫兹时域光谱系统 • 太赫兹时域光谱实验技术 • 太赫兹时域光谱的应用实例 • 太赫兹时域光谱的未来发展
01 太赫兹时域光谱概述
太赫兹波的定义与特性
总结词
第四章 太赫兹时域光谱
第四章太赫兹时域光谱电磁波谱技术作为人类认识世界的工具，扩展了人们观察世界的能力。
人眼借助于可见光可以欣赏五颜六色的世界，利用红外变换光谱技术和拉曼光谱技术等可以了解分子的振动和转动等性质，利用X射线衍射技术可以了解物质的结构信息。
而太赫兹光谱技术作为新兴的光谱技术能够与红外、拉曼光谱技术形成互补，甚至在某些方面能够发挥不可替代的作用，从而成为本世纪科学研究的热点领域。
4.1 太赫兹时域光谱技术的优势太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是太赫兹光谱技术的典型代表，是一种新兴的、非常有效的相干探测技术。
由于太赫兹辐射本身所具有的独特性质（可参见第1章1.3节），太赫兹时域光谱技术对应有如下一些特性：（1）THz -TDS系统对黑体辐射不敏感，在小于3太赫兹时信噪比可高达104，这要远远高于傅立叶变换红外光谱技术，而且其稳定性业比较好。
（2）由于THz -TDS技术可以有效的探测材料在太赫兹波段的物理和化学信息，所以它可以用于进行定性的鉴别工作，同时它还是一种无损探测的方法。
（3）利用THz -TDS技术可以方便、快捷的得到多种材料如电介质材料、半导体材料、气体分子、生物大分子（蛋白质、DNA等）以及超导材料等的振幅和相位信息。
（4）在导电材料中，太赫兹辐射能够直接反映载流子的信息，THz -TDS的非接触性测量比基于Hall效应进行的测量更方便、有效。
而且，THz -TDS技术已经在半导体和超导体材料的载流子测量和分析中发挥出了重要的作用。
（5）由于太赫兹辐射的瞬态性，可以利用THz -TDS技术进行时间分辨的测量。
另外，太赫兹-TDS技术还具有宽带宽、探测灵敏度高，以及能在室温下稳定工作等优点，所以它可以广泛地应用于样品的探测。
4.2 太赫兹时域光谱系统THz -TDS系统可分为透射式、反射式、差分式、椭偏式等，其中最常见的为透射式和反射式THz -TDS系统。
典型的THz -TDS系统如图4-1所示，它主要由飞秒激光器、太赫兹辐射产生装置及相应的探测装置，以及时间延迟控制系统组成。
太赫兹时域光谱ppt课件
太赫兹历史及国内外发展状况 太赫兹时域光谱技术的优势 太赫兹时域光谱系统
透射型太赫兹时域光谱技术 反射型太赫兹时域光谱技术
小结
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
1.太赫兹历史及国内外发展状况
家支柱技术十大重点战略目标”之首 ；
• 目前,世界上约有130多家研究机构开展了相关的
光电子材料、太赫兹激光器、太赫兹光谱学及相 关生物医学成像等研究。
• 我国对太赫兹研究起步较晚, 2005年11月22日,在
北京香山饭店召开 “太赫兹科学技术的新发展” 为主题的第270次学术讨论会 。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
PBS ：渥拉斯顿棱镜—产生两个偏振方向垂直的分量
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
• 原理：该系统利用电光取样的方法进行测量。 • 当THz脉冲电场通过电光晶体时，其瞬态电场将
通过线性电光效应使电光晶体的折射率发生各向 异性的改变，从而调制晶体的折射率椭球。当另 一束探测光和THz 脉冲同时通过晶体时，在晶体 中产生的双折射使探测脉冲的偏振方向发生偏转， 调整探测光脉冲和THz 脉冲间的时间延迟,检测探 测光在晶体中发生的偏振变化就可以获得THz 脉 冲电场的时间波形。
4.小结 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认光谱系统在实验调节上比较方
便，但是在测量样品方面，该系统比较适用于固 体材料的测量，样品的大小受到限制；同时测量 样品不应该吸收太严重，否则会降低测量的频率 范围和测量的精度。
太赫兹时域光谱与频域光谱研究综述
该电流脉冲的时间微分具有相同的形式
4SUX ; /%1%02(*&&-&?&?'; /%%(0<2*&&A&?&?'&4?
&1'
其中 ( 是光生载流子照射 的 面 积!%0 是 真 空 介 电 常 数!2 是
真空光速!& 是测量 点 距 太 赫 兹 发 射 源 的 距 离!A 是 光 生 自
由电子的密度!< 是 电 子 电 荷!& 是 电 子 的 迁 移 率!4? 则 是 偏置电场的场强"通 过 式 &1'可 知!光 电 导 偶 极 天 线 技 术 产
第#期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析
*+"#
导 偶 极 天 线 技 术 产 生 了 SUX电 磁 辐 射 脉 冲)!.,*(用 光 电 导 材 料作为辐射天线!用光子能量大于半导体 禁 带 宽 度 的 超 短 脉 冲激光照射半导体材料!激发产生电子.空穴对%被激发的 自 由载流子在外加偏置电场的作用下瞬时 加 速!产 生 电 流 强 度 迅速增加的瞬态电流!将储存的静电势能 以 电 磁 脉 冲 的 形 式 释 放 出 来 !并 通 过 天 线 向 自 由 空 间 传 播 !如 图 1 所 示 "
1@北 京 科 技 大 学 自 动 化 学 院 !北 京 !1000"!! ! ! ! ! ! *@北 京 市 工 业 波 谱 成 像 工 程 技 术 研 究 中 心 !北 京 !1000"! !@北 京 科 技 大 学 计 算 机 与 通 信 工 程 学 院 !北 京 !1000"!
摘!要!近年来太赫兹技术因其重要的理论研究价值 和 广 泛 的 应 用 前 景 引 起 了 科 学 界 的 普 遍 关 注"太 赫 兹 光谱技术作为太赫兹科学发展的主要方向之一!可 分 为 频 域 光 谱 与 时 域 光 谱 两 种"它 的 出 现 解 决 了 太 赫 兹 波 段 下 无 法 产 生 宽 带 辐 射 源 的 难 题 !使 得 光 谱 学 上 存 在 的 太 赫 兹 断 层 得 以 填 补 "随 着 这 项 技 术 的 发 展 !对 太 赫兹波段下物质特性的研究也逐步拓展到生物医学$材料$通信$安 检 为 代 表 的 各 个 领 域"从 产 生 原 理$性 能 特 点 $应 用 领 域 等 方 面 对 两 种 光 谱 进 行 比 较 !进 而 阐 述 了 两 种 太 赫 兹 光 谱 的 优 缺 点 以 及 其 应 用 优 势 "
太赫兹时域光谱成像
太赫兹时域光谱成像太赫兹成像系统是理想的检测系统，它有许多优点。
例如THz-TDS成像系统就可以做到小型、高效，并且价格还相对便宜等。
与众多的远红外成像系统所不同的是，它不需要使用低温系统。
另外，由于太赫兹的脉宽只有亚皮秒的量级，再加上其相敏探测的特性，两者结合能够产生出许多独特的成像模式。
正是由于这些优势，大大促进了T-ray成像系统的发展。
早在2000年，第一套商用化的太赫兹成像系统已经面世了。
接下来我们就介绍一下太赫兹成像，展示一下它们那神奇的魅力。
5.2.1 振幅和位相成像如果要对物体进行成像，可以将物体放置在THz-TDS成像系统（见图5-1），的中间焦点上，测量透过物体的太赫兹波。
当太赫兹脉冲透过物体时，我们就能测出其波形来。
通过平移物体，而后测量透过物体每处的太赫兹波形，就可以逐个像素的构建出这个物体的太赫兹图像，由此所得到的太赫兹图像可以提供所测波形的振幅信息，也可以是相位信息，或是两者都有。
因此对于给定物体的成像，可以采用多种不同的方法来实现，而且每种方法还可以揭示出样品的各种不同的特性。
图 5-3 对2cm2大小的装有谷物的小盒子所成的太赫兹透射图像太赫兹成像系统的潜在应用十分广泛，其中最具前景的是对封装物品的质量检测。
如图5-3所示，它是对一个装有谷物的小盒所成的太赫兹透射图像。
其中，这个小盒重有1-3/8 盎司，大小约为2平方厘米，而做盒子的材料是硬纸板，它对太赫兹辐射几乎是透明的。
在太赫兹图像中黑色部分代表葡萄干，这是因为它们的含水量很高，所以与周围的材料相比能显示出很高的对比度来。
在这幅图中，样品的厚度大约为5cm，略大于太赫兹光束的共焦焦斑（约为1cm），因此这些葡萄干（没有放置在太赫兹光束的焦点之上）在图像中显得比它们的实际尺寸要大。
不过这个问题不足以限制太赫兹成像技术的发展应用，这是因为从理论上讲，太赫兹成像系统可以选用各种光路。
这种成像技术很适合来检测被密封包装的物品，特别是那些对太赫兹波透明的包装材料，例如硬纸板、塑料制品、较薄的干木材等等，效果更好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太赫兹时域光谱冰
太赫兹时域光谱是一种研究材料和物质特性的先进光谱技术，
它利用太赫兹辐射与物质相互作用的原理来获取样品的信息。
而冰
则是一种常见的物质，是固态水的形式，具有多种晶体结构。
下面
我将从太赫兹时域光谱和冰的相关角度来回答你的问题。
首先，太赫兹时域光谱技术在研究冰的特性方面具有重要意义。
通过太赫兹时域光谱技术，可以探测冰的结构、晶格振动模式以及
电磁特性等信息。
这对于理解冰的物理性质、相变行为以及在大气
科学、地质科学等领域中的应用具有重要意义。
其次，太赫兹时域光谱技术可以用于研究冰的相变过程。
通过
监测冰在不同温度、压力下的太赫兹光谱特征，可以揭示冰的相变
规律，如冰的熔化过程、冰的晶体结构变化等，这对于理解冰的热
力学性质具有重要意义。
另外，太赫兹时域光谱技术还可以应用于冰的质量检测和探测。
通过太赫兹时域光谱技术，可以对冰的纯度、晶体缺陷等进行表征
和检测，为冰的生产加工以及相关产品的质量控制提供技术手段。
此外，太赫兹时域光谱技术还可以在冰的材料学和地质学研究中发挥重要作用。
通过对冰的太赫兹光谱特征进行分析，可以揭示冰的微观结构、晶格动力学性质等信息，为材料学和地质学领域提供新的研究手段和视角。
综上所述，太赫兹时域光谱技术在研究冰的结构、性质、相变过程以及应用等方面具有重要意义，为我们深入理解和应用冰的相关知识提供了重要的技术手段和研究途径。