射电天文及太赫兹技术的应用与发展

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太赫兹科技的新进展与应用前景

太赫兹科技的新进展与应用前景

太赫兹科技的新进展与应用前景太赫兹科技是一种处于相对较新的技术领域,主要基于超高频电磁波的性质和应用。

太赫兹波的频率位于微波和红外辐射之间,在电磁频谱中被称为太赫兹光。

相较于其他电磁波,太赫兹光有着独特的特性和优异的应用前景,如医学成像、无损检测、通信、安全等。

在近几年,太赫兹科技出现了新的进展与研究领域,展现出了广泛的应用前景。

一、经典应用领域近年来,太赫兹科技在经典应用领域得到了广泛的应用,这些应用主要集中在无损检测、生物医学成像和通信等方向。

1. 无损检测太赫兹技术能够检测颗粒、气体、液体等所有物质的物理化学性质,因此被广泛应用于无损检测领域。

无损检测是一种非破坏性的技术,能够对材料进行组织结构、缺陷、深度等方面的检测和分析,特别适用于金属、塑料、纤维材料等领域。

在航空、汽车、电子等行业,无损检测已成为保证质量和安全的必不可少的手段之一。

太赫兹科技具有独特的波长和能量,能够透过许多材料,也能够检测出材料中的缺陷,因此在无损检测领域的应用越来越广泛。

2. 生物医学太赫兹技术对生物医学领域的应用也是热点之一。

太赫兹波可以有效地穿透生物体内的组织,根据被反弹回来的太赫兹波来检测人体内的病变。

医学成像是太赫兹应用领域中的重要方向,如癌症早期筛查、皮肤病检测等方面,均有广阔的应用空间。

3. 通信领域太赫兹波在通信领域中也有广阔的应用前景。

太赫兹波的频段虽然比普通电波要高,但是能穿透很多物质,也具有传播距离远等特点。

在无线通信、室内局部覆盖以及频谱利用等方面,太赫兹技术具有广泛的应用前景。

二、新兴领域除了经典应用领域外,近年来,太赫兹科技在新兴领域的研究和应用也越来越多,表现出了广阔的应用前景。

1. 太赫兹光子学太赫兹光子学是太赫兹科技的一个新兴研究领域。

太赫兹光的频率范围大,能够与微波、红外和光学波相互作用,因此太赫兹光子学成为新型器件和传感器的重要领域。

太赫兹光子学的研究主要关注太赫兹光的发射、接收及其在各种材料中的传播、操控等方面。

太赫兹技术的研究现状与应用前景

太赫兹技术的研究现状与应用前景

太赫兹技术的研究现状与应用前景随着科技的不断进步,人类对于可以掌握和利用的频率范围也在不断扩大。

而在这些频率范围中,太赫兹波段成为一个备受瞩目的研究领域。

太赫兹波段的频率范围一般为0.1THz到10THz,介于微波频段和红外线之间,被广泛应用于医学、生物、安检、通信等多个领域。

本文将就太赫兹技术的研究现状和应用前景进行探讨。

太赫兹技术的研究现状通过光学、电学或者超导材料等多种方式引起和探测太赫兹辐射已成为当前太赫兹技术研究的主流。

其中光学法最为普及,利用激光系统产生太赫兹脉冲,然后通过探测器进行检测。

此外,一些研究者通过特定材料的局域振荡实现太赫兹波产生,其优点是具有良好的控制性能。

超导材料是太赫兹技术的重要实现手段之一,其超导电性能产生的电磁场可以产生太赫兹辐射。

近年来,越来越多的新材料应用于太赫兹技术研究,例如二维材料和纳米材料。

尽管太赫兹技术发展现状良好,但在太赫兹波产生、探测和处理等方面仍存在许多挑战。

对于太赫兹波的产生,需进一步提高产生效率,提高太赫兹间隔时间,扩展较大的输出功率等问题需要解决。

对于太赫兹波的探测,提高探测灵敏度、额定电压等问题是需要攀登的技术高峰。

处理太赫兹波的方式通常使用太赫兹成像等过程,但仍需进一步提高处理速度和分辨率。

此外,太赫兹技术的应用范围还需要进一步拓展,加强技术创新。

太赫兹技术的应用前景因为太赫兹波对物质有很好的透过性和特异性,因此在医学领域有广泛的用途。

如利用太赫兹波进行组织及肿瘤的成像、皮层保护层的检测等。

在生物领域,利用太赫兹波可进行DNA生物分子调控、生物分子结构研究等。

在安检领域,因为太赫兹波对水分子敏感性极强,因此可应用于检测化学品、烟草、爆炸物等。

此外,太赫兹波亦可应用于通信领域,用于高速通信传输、数据储存等。

可以预见的是,太赫兹技术的应用范围有着更广阔的前景。

利用太赫兹技术可实现对材料建模、热烟云检测、飞行器导航、食品安全检测等。

同时,在太赫兹器件制造方面有着广阔的发展空间,例如利用纳米材料进行制造、提高器件性能等。

太赫兹技术的发展和应用

太赫兹技术的发展和应用

太赫兹技术的发展和应用近年来,太赫兹技术已经得到广泛的应用和研究,成为了一种新兴的技术体系。

太赫兹波长介于红外光和微波之间,频率从300 GHz到3 THz,是一种在人类眼中看不见,同时也无法被电子束和X射线穿透的电磁波辐射。

在这片茫茫太赫兹的海洋中,有着无数探索的可能性。

本文将详细探讨太赫兹技术的发展和应用。

一、太赫兹技术的发展太赫兹技术在近二十年前被首次应用于飞行安全检测,主要用于炸药、武器等危险品的检测,在保障飞行安全方面起到了重要作用。

太赫兹技术的发展受益于微电子技术和光电子技术的不断进步,特别是宽带宏观成像、高频微波技术和集成电路的进化,以及高能粒子加速器和光学脉冲技术的成熟应用。

自从太赫兹波段开始波动以来,太赫兹技术的应用已经非常广泛了,从基础科学到应用技术的转化,从传统的通信到测量探测和成像技术的创新等等。

太赫兹技术是一种新型的光源,可以产生高功率、高频率的射频波,从而在生物医学、工业和环境等领域都具有广泛的应用潜力。

二、太赫兹技术的应用1. 太赫兹成像技术太赫兹成像技术是近年来最具有发展潜力的领域之一。

这种技术通过捕获物体反射的太赫兹波信号来生成I mage。

因为太赫兹波是电磁波,所以它不会像X射线一样对一个物体造成伤害。

在医学上,太赫兹技术可以用于乳腺癌和皮肤癌的检测。

而在安检方面,太赫兹成像技术可以帮助安检人员检测隐藏在行李和行人的炸药、毒品等。

2. 太赫兹通信技术太赫兹通信技术利用太赫兹波的高带宽与低能量的特性,使得传输速度更快,同时能够避免电磁波对人体产生的危害。

在通信技术发展的道路上,太赫兹通信将会成为一种重要的创新,在工业、通信和军事领域发挥重要作用。

3. 太赫兹光纤通信技术目前,太赫兹波在光纤通信中的潜力正在被探索。

太赫兹光纤通信技术可以实现高速、长距离、低噪声的通信,并且不会受到电磁辐射或干扰。

太赫兹光纤通信技术还可以用于地下煤层气的探测,并用于地球物理探测和导航系统。

电路中的太赫兹技术与应用前景

电路中的太赫兹技术与应用前景

电路中的太赫兹技术与应用前景近年来,随着科技的不断发展,太赫兹技术作为一种新兴的无线通信和传感技术,日益引起人们的关注。

太赫兹波频率位于红外光和微波之间,具有较高的穿透力和较短的波长,因此在通信、成像、医疗和安检等领域具有巨大的应用潜力。

本文将从太赫兹技术的基本原理、相关应用以及未来发展前景等方面进行论述,以便让读者对太赫兹技术有更全面的了解。

一、太赫兹技术的基本原理太赫兹波是指频率范围在0.1 THz到10 THz之间的电磁辐射波段。

太赫兹技术利用太赫兹波在材料和物质中的相互作用,实现了传输信息和获取物质特性的目的。

太赫兹波在电路中传输的过程中,会与电子、声子、晶格和分子之间发生相互作用,这种相互作用产生了太赫兹谱,通过分析太赫兹谱,我们可以获取材料的结构、成分、形变等信息。

二、太赫兹技术的应用领域1. 通信领域太赫兹技术在通信领域的应用主要包括高速数据传输和无线通信。

由于太赫兹波的较高频率和较短波长,具有高速传输数据的潜力。

太赫兹技术可以实现超高速无线通信,为未来的无线通信网络提供更大的带宽和更稳定的信号传输。

2. 安全检测领域太赫兹技术可以穿透许多非导电材料,如纸张、纤维和塑料等,而对金属和水等导电材料具有较强的吸收能力。

基于这一特性,太赫兹技术可用于安全检测领域,如检测爆炸物、毒品和隐蔽武器等。

与传统的X射线安检相比,太赫兹技术更加安全,不会对人体产生辐射。

3. 医疗诊断领域太赫兹技术在医疗诊断领域具有广阔的应用前景。

太赫兹波能够穿透皮肤和血液等组织,同时对生物分子的振动和旋转状态非常敏感。

通过太赫兹技术可以实现对癌症、糖尿病、心血管疾病等疾病的早期诊断,有望提高疾病的治疗效果和救助率。

4. 材料科学领域太赫兹技术在材料科学领域的应用主要包括材料表征、材料成像和材料加工等方面。

太赫兹技术可以通过获取材料的太赫兹响应谱,实现材料的非破坏性检测和表征,以及研究材料的结构、形变和性能等方面的问题。

太赫兹技术及应用介绍

太赫兹技术及应用介绍

太赫兹技术及应用介绍太赫兹技术是一种新兴的无线通信和传感技术,指的是在太赫兹频段(介于红外线和微波频段之间,约为0.1至10太赫兹)进行信号传输和数据通信的技术和应用。

太赫兹技术因其在高频段的特殊性质和广泛的应用前景而备受关注。

太赫兹技术的应用领域非常广泛,涵盖了通信、传感、成像、医学、安全检测等多个领域。

下面将对太赫兹技术及其应用进行详细介绍。

首先,太赫兹技术在通信领域有着广阔的应用前景。

相较于传统的无线通信技术,太赫兹技术能够提供更高的数据传输速率,比如可达到几百兆比特每秒到数十吉比特每秒的水平。

因此,太赫兹技术可以应用于高速数据传输、宽带通信和高密度通信等领域。

此外,太赫兹技术在无线局域网(WLAN)和无线传感器网络(WSN)中也能发挥重要作用。

其次,太赫兹技术在传感领域也具备巨大的潜力与应用价值。

太赫兹波可以穿透许多非金属材料,如纸张、衣物、塑料等。

因此,太赫兹技术可以用于非接触式的物体检测和远程传感。

在材料检测中,太赫兹技术可以检测物质的物理与化学性质,如折射率、吸收系数等,因此可以广泛用于材料分析、产品质量控制等方面。

此外,太赫兹技术还可以应用于安全检测,如用于检测危险品、武器等。

太赫兹技术在成像领域也有许多应用。

太赫兹波可以穿透许多常见的物体,并能够探测到物体的内部结构。

因此,太赫兹技术可以用于非破坏性检测和成像。

在医学领域,太赫兹技术可以用于人体组织结构的成像,如乳腺癌的早期诊断、皮肤癌的检测等。

此外,太赫兹技术还可以用于隐蔽物体的发现与识别,如用于安全检测中的X射线透视、行李检测等。

太赫兹技术在医学领域也有广泛的应用潜力。

太赫兹波可以穿透多种生物组织,如皮肤、毛发、牙齿等,而对于没有选择性吸收的健康组织,太赫兹波也不会对其产生伤害,这使得太赫兹技术成为了无创医学成像和诊断的理想选择。

太赫兹技术可以用于早期癌症的筛查和诊断,如乳腺癌、皮肤癌等。

同时,太赫兹技术还可以用于药物递送和治疗监测等方面。

太赫兹技术及其应用研究

太赫兹技术及其应用研究

太赫兹技术及其应用研究摘要:太赫兹技术是一个具有广泛应用前景的新兴学科,近10年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用研究的迅速扩大。

作为一种新型的相干光源,太赫兹辐射在物理化学、信息和生物学等基础研究领域,以及材料、国防、医学等技术领域具有重大的科学价值和广泛的应用前景。

文章简要介绍了太赫兹波的重要特性集、太赫兹技术的研究现状及应用前景,重点介绍了太赫兹技术的特性、及在国防领域的应用。

关键词:太赫兹;特性;太赫兹波成像;应用1 引言太赫兹(Terahertz,简称THz)辐射是对一个特定波段的电磁辐射的统称,通常它是指频率在0.1THz一10 THz(波长在3um~3 mm)之间的电磁波,在某些特定场合,指0.3 THz一3 THz 之间的电磁波,还有一种更广泛的定义,其频率范围高达100THz.直到上世纪80年代中期以前,人们对这个频段的电磁波特性知之甚少,形成了远红外线和毫米波之间所谓的“太赫兹空隙”(Teraheaz Gap),对太赫兹波段广泛的研究兴趣还是在20世纪80年代中期以超快光电子学为基础的脉冲太赫兹技术产生以后.近20年来,随着低尺度半导体技术、超快激光技术以及超快光电子技术的飞速发展,太赫兹技术表现出了极大的应用潜力.作为一种新型的相干光源,太赫兹辐射在物理、化学、信息和生物学等基础研究领域。

以及材料、国防、医学等技术领域具有重大的科学价值和广泛的应用前景.本文将对太赫兹辐射的特性进行介绍,并在介绍太赫兹技术的常见应用基础上,着重对太赫兹技术在有关国防领域的潜在应用进行介绍.2 特性太赫兹波之所以引起科学界浓厚的研究兴趣,并不仅仅因为它是一类广泛存在而并不为人所熟悉的电磁辐射,更重要的原因是它具有很多独特的性质,正是这些性质赋予太赫兹波广泛的应用前景.从频谱上看,太赫兹辐射在电磁波谱中介于微波与红外辐射之间;在电子学领域。

太赫兹辐射被称为毫米波或亚毫米波;在光学领域,它又被称为远红外射线;从能量上看,太赫兹波段的能量介于电子和光子之间.2.1 波粒二相性太赫兹辐射是电磁波,因此它具有电磁波的所有特性.太赫兹波具有干涉、衍射等波动特性;在与物质互相作用时,太赫兹波还显示出粒子特性.2.2 穿透性太赫兹辐射对很多介电材料和非极性的液体具有良好的穿透性.因此,太赫兹波可以对很多不透明的物体进行透视成像.太赫兹的透视性使它作为x射线成像和超声波成像的补充,用于安全检查或者在质量控制中进行无损探伤.太赫兹波成像技术包括二维成像、飞行时间成像、复合孑L径成像、计算机辅助层析成像以及近场成像等.2.3 安全性太赫兹辐射的另一个显著特点就是它的安全性.相比于X射线有千电子伏的光子能量,太赫兹辐射的能量只有毫电子伏.它的能量低于各种化学健的键能,因此它不会引起有害的电反应.这一点在针对旅客身体的安全检查和对生物样品的检查等应用中至关重要.2.4 光谱分辨特性尽管太赫兹辐射的光子能量相对较低,但这一波段仍然包含了丰富的光谱信息.许多有机分子在太赫兹频段具有强的吸收和色散特性.物质的太赫兹光谱(发射、反射和透射光谱)包含丰富的物理和化学信息,使得它们具有类似指纹一样的惟一特点.因此,太赫兹光谱成像技术不仅能够分辨物体的形貌,还能识别物体的组成成分.2.5 其他特性与微波相比,太赫兹辐射具有更高的频率和带宽,作为通信载体时可以承载更多的信息,更强咕勺发射方向性.因此,太赫兹波在中短距离大容量无线通信中极具应用潜力.在成像应用中,太赫兹波具有更高的空间分辨率,在保持相同空间分辨率时,其成像具有更大的景深.由于THz有很多优越的特性,其重要的学术和应用价值已引起学术界的广泛关注和极大兴趣。

太赫兹光电技术的发展与应用

太赫兹光电技术的发展与应用

太赫兹光电技术的发展与应用1. 什么是太赫兹光电技术?太赫兹光电技术是指利用太赫兹波段的电磁波,进行电磁波与物质、生命体等相互作用的研究和应用的技术。

太赫兹波段是指频率在0.1~10 THz之间的电磁波,其波长介于微波和红外线之间,具有独特的性质,如穿透力强、分辨能力高等。

2. 太赫兹光电技术的发展历程20世纪90年代初,太赫兹辐射被人们发现并认识到其重要性。

当时,太赫兹光的发射和检测技术都比较困难,使得相关研究进展缓慢。

随着技术的不断进步,太赫兹光电技术得到飞速发展。

目前,太赫兹光电技术已经发展成为一个跨学科领域,涉及物理、化学、材料学、生物医学工程等多个领域。

3. 太赫兹光电技术的应用3.1 太赫兹图像技术太赫兹图像技术是指利用太赫兹辐射对物体进行成像的技术。

太赫兹波长相对较长,在通过不同物质时会发生不同的反射和透射现象,因此可以用来识别物质的种类和结构。

太赫兹图像技术广泛应用于包装检测、药品检验、化妆品质检等领域,并在安检、文物保护等方面发挥了重要作用。

3.2 太赫兹通信技术太赫兹通信是一种新兴的高速通信技术。

太赫兹波段的频率非常高,可以传输海量的数据。

同时,太赫兹波段的穿透力非常强,能够穿透混凝土、陶瓷等障碍物进行通信。

目前,太赫兹通信技术正在被广泛研究,并有望在未来取代5G,成为下一代通信技术。

3.3 太赫兹光谱学技术太赫兹光谱学技术是指利用太赫兹辐射对物质的成分和结构进行分析的技术。

太赫兹辐射的分辨率较高,能够准确检测物质的分子振动、晶体结构等信息,因此在化学、生物医学、环境监测等领域中得到广泛应用。

4. 太赫兹光电技术的发展前景目前,太赫兹光电技术正处于快速发展阶段,其应用领域不断拓展。

太赫兹通信技术和太赫兹图像技术已经开始商业化运用,可望成为未来的重要产业。

此外,太赫兹光谱学技术在食品安全检测、药品研发等方面有望发挥巨大作用。

太赫兹光电技术的发展前景非常广阔,将在未来为各个领域带来更多的机遇和挑战。

射电天文及太赫兹技术的应用与发展

射电天文及太赫兹技术的应用与发展

射电天文及太赫兹技术的应用与发展射电天文和太赫兹技术是当代天文学和通信技术领域的重要领域之一、射电天文学研究的是利用射电频段的电磁辐射来探测和研究天体现象,而太赫兹技术则是指工作在太赫兹频段的电磁波技术。

这两个领域在科学研究和工业应用中都有着广泛的应用和发展前景。

首先,射电天文学在宇宙研究中发挥着重要作用。

射电天文学通过探测和分析射电信号,可以研究星系、恒星、行星、星系团等天体物理学中的一系列现象。

例如,通过观测可见射电波段的光谱,可以研究星际介质的组成和物理性质,了解宇宙的演化过程。

此外,利用射电望远镜可以探测到远离地球数百万光年的天体,如脉冲星、中子星和黑洞,提供了了解宇宙尺度和物质结构的重要数据。

其次,太赫兹技术在科学研究和工业应用中有着广泛的应用前景。

太赫兹波的频率介于微波和红外之间,具有穿透力强、不会破坏有机组织的特点,因此在生物医学领域具有很大的潜力。

太赫兹技术可以用于非破坏性的生物组织成像,例如用于皮肤癌的早期诊断、检测食品中的微量污染物等。

此外,太赫兹技术还可以用于材料物理学研究,例如用于检测材料的结构、电子能带等特性,有望在新材料研发和纳米器件制备方面发挥重要作用。

除了以上应用,射电天文学和太赫兹技术在通信领域也有着广泛的应用前景。

随着无线通信需求的不断增长,射电天线和太赫兹器件作为高频段通信系统的关键组成部分,在实现高速、大容量通信方面具有重要作用。

射电天线可以用于卫星通信、无线电广播和移动通信等领域,对提高通信质量和增加通信容量有着重要作用。

太赫兹器件作为未来通信系统中的一种新型技术,可以实现高速率的无线数据传输,对于解决频谱资源紧缺问题具有重要意义。

射电天文学和太赫兹技术还面临着一些挑战和发展方向。

例如,射电天文学领域需要建设更大、灵敏度更高的射电望远镜,以便观测到更远、更微弱的天体信号,以及对射电频段的辐射天体进行更详细的研究。

太赫兹技术方面,需要研发更高效、更紧凑的太赫兹电磁波源和探测器,以便实现更高分辨率的成像和更快速率的通信。

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射电天文及太赫兹技术的应用与发展目录:1. 射电天文学的介绍;2. 太赫兹波段的特点;3. 太赫兹科学技术与应用发展;4. 高度灵敏探测技术和超导技术的发展;5. SMA及ALMA计划,后端频谱处理技术,南极天文台太赫兹望远镜计划介绍。

摘要:射电天文学理论认为由于地球大气的阻拦,从天体来的无线电波只有波长约1毫米到30米左右的才能到达地面,绝大部分的射电天文研究都是在这个波段内进行的。

射电天文学以无线电接收技术为观测手段,观测的对象遍及所有天体:从近处的太阳系天体到银河系中的各种对象,直到极其遥远的银河系以外的目标。

在宇宙中,大量的物质在发出THz电磁波。

炭(C)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、氮(N2)、氧(O2)等大量的分子可以在THz频段进行探测。

而这些物质在应用THz 技术以前一部分根本无法探测而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探测到。

关键词:射电天文太赫兹超导正文:一:射电天文:对于研究射电天体来说,测到它的无线电波只是一个最基本的要求。

人们还可以应用颇为简单的原理,制造出射电频谱仪和射电偏振计,用以测量天体的射电频谱和偏振。

研究射电天体的进一步的要求是精测它的位置和描绘它的图像。

一般说来,只有把射电天体的位置测准到几角秒,才能够较好地在光学照片上认出它所对应的天体,从而深入了解它的性质。

为此,就必须把射电望远镜造得很大,比如说,大到好几公里。

这必然会带来机械制造上很大的困难。

因此,人们曾认为射电天文在测位和成像上难以与光学天文相比。

可是,五十年代以后,射电望远镜的发展,特别是射电干涉仪(由两面射电望远镜放在一定距离上组成的系统)的发展,使测量射电天体位置的精度稳步提高。

五十年代到六十年代前期,在英国剑桥,利用许多具射电干涉仪构成了“综合孔径”,系统,并且用这种系统首次有效地描绘了天体的精细射电图像。

接着,荷兰、美国、澳大利亚等国也相继发展了这种设备。

到七十年代后期,工作在短厘米波段的综合孔径系统所取得的天体射电图像细节精度已达2″,可与地面上的光学望远镜拍摄的照片媲美。

射电干涉仪的应用还导致了六十年代末甚长基线干涉仪的发明。

这种干涉仪的两面射电望远镜之间,距离长达几千公里,乃至上万公里。

用它测量射电天体的位置,已能达到千分之几角秒的精度。

七十年代中,在美国完成了多具甚长基线干涉仪的组合观测,不断取得重要的结果。

二:太赫兹:人们关注THz技术的原因是THz射线普遍存在,是人们认识自然界的有效线索和工具。

但是相对于其他波段的电磁波比如红外和微波,对它的认识和应用非常匮乏。

其次,THz射线有它自身的特点:(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。

(2)THz 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)THz 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。

(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,因此THz 技术可以作为x射线的非电离和相干的互补辐射源,用于机场、车站等地方的安全监测。

比如探查隐藏的走私物品包括枪械、爆炸物、和毒品等,以及用于集成电路焊接情况的检测等。

极性物质对THz 电磁辐射的吸收比较强,特别是水,THz 光谱技术中应采取各种措施避免水分的影响,不过在THz 成像技术中,可以利用这一特性分辨生物组织的不同状态,比如动物组织中脂肪和肌肉的分布,诊断人体烧伤部位的损伤程度,及植物叶片组织的水分含量分布等。

太赫兹成像技术与其他波段的成像技术相比,它所得到的探测图像的分辨率和景深都有明显的增加(超声、红外、X-射线技术也能提高图像分辨率,但是毫米波技术却没有明显的提高)。

另外太赫兹技术还有许多独特的特性,如在非均匀的物质中有较少的散射,能够探测和测量水汽含量等等。

太赫兹光谱技术不仅信噪比高,能够迅速地对样品组成的细微变化作出分析和鉴别,而且太赫兹光谱技术是一种非接触测量技术,使它能够对半导体、电介质薄膜及体材料的物理信息进行快速准确的测量。

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。

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成像技术可以分为脉冲和连续两种方式。

前者具有THz时域光谱技术的特点。

同时它可以对物质集团进行功能成像,获得物质内部的折射率分布。

例如葵花籽可以和容易获得葵花子的内部信息。

图3-4 给出了葵花籽样品的实物照片和相应方法重构的THz 透射图像,能清晰地分辨果壳的轮廓和隐藏在果壳中果仁的形状,这是最希望的。

同样,如果样品是人的牙齿,那么牙齿的正常部分与损蛀部分将很容易的区分开,同时不必照射x射线,对人体没有附加伤害。

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,目前由于目前主要采用连续波THz源,而且又由于它要解决的是目前最受人关注的反恐、缉毒等最让人关注的问题,所以单列出来。

目前英国发展的THz安检设备已经进入试用阶段。

由于THz射线的穿透性和对金属材料的强反射特性,并且THz的高频率使得成像的分辨率更高,所以可以很容易看到隐藏在衣物、鞋内的刀具、枪械等物品。

同时如果结合THz的物质鉴别特性,能够区分你身上是否携带炸药或毒品。

首都师范大学THz实验室已经建立了常见的炸药和毒品的数据谱库,可以设想再过几年,可以真正在机场见到真正的THz安检的设备。

另外,世界范围内引起社会动荡的自杀式炸弹恐怖袭击,也可以利用THz安检设备进行防范。

因为站岗的可以不再是士兵或保安人员,而是THz安检仪,人们不需要靠近可疑分子就可以对其进行检查。

实际上也是成像的一种。

鉴于大气中水分对THz射线的强吸收作用,所以近距离雷达是THz射线的优势所在。

一个非常让人向往的应用是穿墙雷达和探雷雷达,当然也可以用于抗震救灾中遇难者的搜救,目前还处于研发阶段。

这是由于墙壁,木材等材料对THz透过,而人体包含大量水分,不透过THz,因此可以透过墙壁侦查到屋内的人员的分布和活动,将反恐怖反绑架起到深远的影响,同理也可以用于废墟下人体的寻找。

而探雷雷达是由于地雷一般在地表或地表附近,而干燥的泥土可以透过THz 射线,而地雷将会把THz射线反射回来,从而可以发现目标。

THz用于通信可以获得10GB/s的无线传输速度,特别是卫星通信,由于在外太空,近似真空的状态下,不用考虑水分的影响,这比当前的超宽带技术快几百至一千多倍。

这就使得THz通信可以以极高的带宽进行高保密卫星通信。

虽然由于缺乏高效的THz发射天线和源,使其还无法在通信领域商业化,但这必将由新型的发射装置和发射源所解决。

三:超导探测发展:超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。

但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。

到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。

②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。

③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。

利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10-20倍,功耗只有四分之一。

高Tc超导红外探测器的研究已成为超导电子学中的重要内容之一,这是因为高Tc超导探测器的研制水平已进入实用阶段,并且成为光电探测技术发展的一个新方向.与传统的半导体探测器相比高Tc超导探测器在大于20μm的长波探测中将成为优良的接收器,这一点填补了电磁波谱中远红外至毫米波段的空白。

四:南极太赫兹望远镜计划及探月工程测轨:根据我国的南极天文台发展路线图,2008年-2010年,我国将在南极冰穹A进行天文台建设的选址和进一步天文观测,升级并运行天文选址自动观测站PLATO和小型光学天文观测望远镜阵CSTAR;研制、安装和运行傅里叶变换频谱仪(FTS)以及3台50/70厘米南极施米特望远镜阵(AST3)。

2011年-2015年,计划研制、安装和运行1米级光学/红外望远镜,以及5米级亚毫米波/太赫兹望远镜;2012年-2020年,计划研制、安装和运行4米大视场光学/红外望远镜,以及15米亚毫米波/太赫兹望远镜;2020年以后,计划建造安装8米-10米以上口径的极大光学/红外望远镜,同时联合国际在冰穹A建造远红外干涉阵。

我国重大月球探测工程中卫星实时、高精测量、高可靠性调相变轨技术难题,该项目对天文的VLBI系统进行了关键技术创新与集成,取得了突破性成果,完全满足嫦娥一号卫星(CE-1)月球探测快速飞行和多次变轨的要求,成功地完成了卫星关键阶段的测轨任务。

国际上首次将实时VLBI技术应用于探月卫星发射后的工程测轨。

在国际上建成了若干个实时VLBI系统,应用于月球卫星的工程测轨,实时提供VLBI测轨结果,在国际上是首例。

2、VLBI测轨系统数据处理的实时性达到国际先进水平。

VLBI测轨实现了多步骤的复杂运算过程全部实时连贯进行。

在卫星预报轨道误差较大时,采用自动条纹搜索技术。

采用双路热备份,观测数据分为两路进行平行运算,互相检核,实时遴选,选出一路发送北京中心。

最终做到平均滞后时间不大于5分钟,这在国际上也是首例。

3、自主开发了硬件。

软件相关处理机、数据服务器、工作站等大型成套设备。

4、自主开发了系统成套软件包括观测计划、编制软件、数据接受、分发软件、测角和定轨软件等。

VLBI测轨数据的精度要求全面达到或超过了设计指标,出色地完成嫦娥一号卫星的VLBI测轨任务,为将卫星准确送入环月轨道做出了重要贡献。

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