太赫兹简介

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太赫兹技术在医学上的作用-概述说明以及解释

太赫兹技术在医学上的作用-概述说明以及解释

太赫兹技术在医学上的作用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对太赫兹技术进行简要介绍,指出它是一种新兴的无线通信技术,工作在太赫兹波段(0.1 THz - 10 THz),介于微波和红外之间。

太赫兹技术具有穿透性强、非破坏性、无辐射危害等优点,因此在医学领域的应用也逐渐受到关注。

此外,概述部分还可以提到太赫兹技术在医学领域的潜在应用,如生物成像、药物检测、癌症诊断等,以引起读者的兴趣并为后续内容的展开做铺垫。

1.2 文章结构:本文主要分为三个部分,即引言、正文和结论。

在引言部分中,将对太赫兹技术在医学上的作用进行概述,介绍文章的结构和目的,为读者提供了解本文主题的基本信息。

正文部分将首先对太赫兹技术进行简要介绍,包括其原理和特点。

接着将详细探讨太赫兹技术在医学上的应用,包括在诊断、治疗和医学影像等方面的应用。

同时也将对太赫兹技术在医学领域的前景进行探讨,展示其潜在的发展空间。

结论部分将总结太赫兹技术在医学上的作用,总结其优势和局限性。

同时展望未来太赫兹技术在医学领域的发展方向和潜力,为读者提供对未来的展望和思考。

最后以简短的结语结束全文,强调太赫兹技术对医学领域的重要性和潜力。

1.3 目的本文旨在探讨太赫兹技术在医学领域中的作用和应用,通过对太赫兹技术的简介和医学上的具体应用进行分析,揭示太赫兹技术在医学诊断、治疗和研究中的潜力和优势。

同时,展望太赫兹技术在医学领域的未来发展方向,为促进医学科学的进步和人类健康事业的发展提供思路和启示。

通过本文的研究和讨论,希望能够更深入地了解太赫兹技术在医学上的意义和影响,为推动医学领域的创新和发展做出贡献。

2.正文2.1 太赫兹技术简介太赫兹技术是一种新兴的电磁波技术,波长在红外光和微波之间,频率范围在0.1 THz到10 THz之间。

太赫兹波具有穿透力强、非破坏性、无辐射危害等特点,因此在医学领域得到广泛关注和应用。

太赫兹技术主要包括太赫兹光谱和太赫兹成像两个方面。

太赫兹(THz)技术

太赫兹(THz)技术

太赫兹(THz)技术一、基本概念 (1)1. 太赫兹波 (1)2. 太赫兹波的特点 (1)二、国内外研究现状 (2)1. 美国 (3)2. 欧洲 (3)3. 亚洲 (3)三、太赫兹技术的应用 (4)1. 太赫兹雷达和成像 (4)2. 太赫兹通信 (5)3. 太赫兹安全检查 (6)4. 太赫兹无损检测 (7)5. 环境探测 (7)6. 生物医学 (8)7. 天文观测 (8)8. 材料特性的研究 (9)四、太赫兹技术的研究内容 (9)1. 太赫兹辐射源 (9)2. 太赫兹波段信号的探测 (10)3. 太赫兹功能器件 (10)五、我们能做些什么 (10)一、基本概念1.太赫兹波太赫兹(Terahertz)一词是弗莱明(Fleming)于1974年首次提出的,用来描述迈克尔逊干涉仪的光谱线频率范围。

太赫兹(THz, 1THz=1012Hz)频段是指频率从十分之几到十几太赫兹,介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。

THz波又被称为T射线,在频域上处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,在电子学向光子学的过渡区域。

长期以来由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法,对于该波段的了解有限,使得THz成为电磁波谱中最后一个未被全面研究的频率窗口,被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙”(Terahertz Gap)。

2.太赫兹波的特点THz波具有很多独特的性质。

从频谱上看,THz 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, THz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, THz波段的能量介于电子和光子之间。

THz的特殊电磁波谱位置赋予它很多优越的特性,有非常重要的学术价值和应用价值,得到了全世界各国研究人员的极大关注。

THz 波的频率范围处于电子学与光子学的交叉区域。

在长波方向,它与毫米波有重叠,在短波方向,它与红外线有重叠。

在频域上, THz处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。

太赫兹技术穿透物质的超强能力

太赫兹技术穿透物质的超强能力

太赫兹技术穿透物质的超强能力太赫兹技术是一种新兴的射频技术,它在频率范围为0.1到10太赫兹之间,利用电磁波进行信息传输和成像。

太赫兹技术以其独特的特性以及在物质穿透方面的卓越能力而备受关注。

本文将探讨太赫兹技术穿透物质的超强能力及其在不同领域的应用。

一、太赫兹技术的基础原理太赫兹波具有电磁波和光波的跃迁特性,其频率介于微波和红外之间。

太赫兹技术利用这种特性,可以穿透许多物质,如塑料、纸张、塔夫绸等,这些在其他频谱范围的射频技术中是很难做到的。

是因为太赫兹波的波长与物质的分子振动频率相匹配,使其能够穿透物质并获取到物质内部的信息。

二、太赫兹技术在安全领域的应用由于太赫兹技术能够有效穿透包装材料,因此在安全检测领域具有广泛的应用潜力。

例如,太赫兹射线可以扫描行李和包裹,检测其中的非法物质,如爆炸物、毒品等,从而提高安全性。

此外,太赫兹技术还可以用于人体安全检测,比如检测隐匿在衣物下的危险物品,有助于提升公共交通工具的安全性。

三、太赫兹技术在医学领域的应用太赫兹技术在医学领域也有广泛的应用前景。

太赫兹波能够穿透皮肤,非侵入性地探测和成像人体内部的组织结构和病变情况。

例如,太赫兹成像技术可以用于检测癌细胞、皮肤病变等,有助于早期诊断和治疗。

此外,太赫兹技术还可以用于药物分析和控制释药速率,为药物研发提供支持。

四、太赫兹技术在材料科学领域的应用由于太赫兹技术可以穿透多种材料,并获取其内部结构和物理性质信息,因此在材料科学领域有广泛的应用前景。

太赫兹技术可用于材料成分分析、缺陷检测、材料厚度测量等方面。

例如,利用太赫兹技术,可以非破坏性地检测复合材料中的裂纹和缺陷,提高材料的质量控制水平。

此外,太赫兹技术还可以用于材料表面的纳米结构研究,对新型材料的开发和应用具有重要意义。

五、太赫兹技术在通信领域的应用太赫兹技术在通信领域也有着广阔的应用前景。

太赫兹波的频率与高速无线通信的需求相匹配,因此可以用于开发高速无线通信系统。

一篇文章了解太赫兹

一篇文章了解太赫兹

太赫兹波段自从19世纪后期正式命名之后,收到欧美日中等多个国家的高度关注,各国纷纷将其入选改变世界的技术评比之中。

尤其是中国,在当今的研究甚至超越了美日,名列世界前茅。

自从正式命名之后,涉及太赫兹波段的研究结果和数据却非常稀少,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,另外在很大程度上受限于有效的太赫兹源和探测器,因此这一波段一度被称为T er ah er t z G ap“太赫兹鸿沟”。

由于太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置,其表现出优越的特性,太赫兹科学技术已成为本世纪最为重要的科技问题之一。

太赫兹波太赫兹波是指频率范围为0.1~10.0T Hz的电磁波,波长范围为0.03~3.00m m,介于微波频段与红外之间,属于远红外波段,此波段是人们所剩的最后一个未被开发的波段,兼具二者的优点。

太赫兹电磁波频谱太赫兹波的优越特性由于太赫兹在电磁波谱中有着特殊的位置,因此,它有一系列的优越性,而这优越性使其具有很好的应用前景。

其主要特性如下: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,在与物质相互作用时,太赫兹波显示出了粒子特性。

2高透性太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性,可对不透明物体进行透视成像,是X射线成像和超声波成像技术的有效互补,可用于安检或质检过程中的无损检测。

另外,太赫兹在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少,是火灾救护、沙漠救援、战场寻敌等复杂环境中成像的理想光源。

3安全性相对于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的数量级。

它的能量低于各种化学键的键能,因此它不会引起有害的电离反应。

这点对旅客身体的安全检查和对生物样品的检查等应用至关重要。

另外,由于水对太赫兹波有非常强烈的吸收性,太赫兹波不能穿透人体的皮肤。

因此,即使强烈的太赫兹辐射,对人体的影响也只能停留在皮肤表层,而不是像微波可以穿透到人体的内部。

太赫兹技术的研究与应用

太赫兹技术的研究与应用

太赫兹技术的研究与应用太赫兹波是介于微波和红外线之间的电磁波,频率范围在0.1 THz到10 THz之间。

近年来,随着太赫兹技术的逐渐成熟和应用领域的逐步拓展,太赫兹技术受到了广泛的关注和研究。

本文将从太赫兹技术的基本原理入手,介绍太赫兹技术的研究和应用现状,并探讨太赫兹技术未来的发展前景。

一、太赫兹技术的基本原理太赫兹波的频率介于光子和电子之间,具有独特的物理性质。

太赫兹光谱的信号在物质中的吸收率、折射率、反射率等方面有很强的特异性。

因此,太赫兹技术已成为化学、生物学、医学、犯罪学等领域的热点研究方向。

太赫兹波与物质的相互作用主要包括以下三个方面:1、吸收带太赫兹光的匹配振动频率与大分子的振动频率相应,从而被大分子吸收。

另外,太赫兹光也被固体、气体、液体等物质吸收,可以用来检测各种不同种类的物质。

2、折射率与反射率太赫兹波在物质中传播时的折射率与反射率不同,可以用来确定物质的结构、含量和形态等信息。

3、透射特性太赫兹光能够透过生物组织和医疗设备,对人体进行不同层次的探测和诊断。

同时,也可以用来探测物体的内部结构和特性。

二、太赫兹技术的应用领域(一)生物医学领域太赫兹技术在生物医学领域的应用如潮水般涌现。

研究太赫兹谱成为一种新的生物技术手段,实现了对生物分子的无损分析。

太赫兹光也提示作为肿瘤早期诊断的一种新的可能性。

近期研究表明,太赫兹技术有望开发出适用于人体组织的照射系统,从而实现更深层次的诊断。

(二)材料科学领域太赫兹技术的另一个细分领域是材料科学。

太赫兹光谱可以在无需对试样进行处理的情况下,检测激光材料和纳米材料的特性。

太赫兹技术也可用于无损检测,检测并且修补不可见的材料损伤。

(三)安全检测领域太赫兹技术的应用还涉及到安全检测领域。

太赫兹波可用于扫描行李、车辆和人员,对于能量低并且不危及人身安全的物品可以实现安全快输的扫描。

另外,太赫兹技术也可以用于炸药探测。

三、太赫兹技术的未来发展前景太赫兹技术的未来发展受限于许多因素。

你不知道的太赫兹波水处理技术,将颠覆绝大部分行业

你不知道的太赫兹波水处理技术,将颠覆绝大部分行业

你不知道的太赫兹波水处理技术,将颠覆绝大部分行业今天,小编带大家了解下太赫兹。

一、太赫兹简介'太赫兹'英文 THz,特指十的十一次方至十的十三次方赫兹这个频段,波长在 30um 到 3mm 范围,介于微波与红外之间,因为人类对这个频段的认知最少,所以在科技界也称之为'太赫兹空隙' 。

如今,世界各国开始投入 THz 的研发热潮。

2004 年,美国政府将 THz 科技评为'改变未来世界的十大技术'之一;日本于2005 年1 月8 日更是将THz 技术列为'国家支柱十大重点战略目标'之首,举全国之力进行研发;我国政府在2005 年11 月专门召开了'香山科技会议',邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向,并制定了我国THz技术的发展规划,另外,美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz 的研发热潮之中。

二、酸洗塔换水告诉你太赫兹产品制作流程1)首先勘察流体中水分子及水分子团,钙、镁、铁、碳酸根、硫酸根等类离子,有机物大分子等微观粒子的量子级振动信息,由特有的技术检测扫描,再用软件合成太赫兹振波波形。

2)从大量勘察信息中提取流体处理最常用的三百多组太赫兹振波,利用激光刻录技术加载,分别固化储存在不同的纳米模块组中。

3)把纳米模块组封装在合金金属中,在金属的外层涂装吸能薄膜。

吸能薄膜吸收环境的低频光能(地球的热能有60%是高频,40%是低频)供纳米模块组释放源源不断的太赫兹波。

4)太赫兹能量环卡装在流体管道外面,释放的太赫兹波穿过流体管道内壁,被流体吸收,进行一系列的处理作用。

三、工作原理太赫兹能量环应用于循环水处理是由于太赫兹波完全被水吸收,切能够在水中迅速传播,另外凝聚态物质的声子频率和很多生物大分子的旋转及振动能级都处于太赫兹波段,太赫兹能量环就是利用太赫兹波的这一特性而开发的高科技产品。

一种基于太赫兹技术的成像装置

一种基于太赫兹技术的成像装置太赫兹技术是一种新兴的无线通信技术,是一种既不属于微波又不属于红外的电磁波。

太赫兹波长较长,频率介于微波和红外之间,其特点是穿透力强,但能量较为弱,不会对人体产生危害。

近年来,太赫兹技术在成像、安检、医疗等领域得到了广泛应用。

本文将介绍一种基于太赫兹技术的成像装置。

一、太赫兹成像技术简介太赫兹成像技术是一种利用太赫兹波进行成像的技术。

太赫兹波长在0.1-10毫米之间,频率在0.1-30太赫兹之间,因此也被称为“亚毫米波”。

太赫兹成像技术的优势在于其能够穿透许多材料,如纸张、塑料、陶瓷、玻璃等,同时对生物组织也具有很好的穿透能力。

太赫兹成像技术的原理是通过发射太赫兹波进行探测,利用样品对太赫兹波的吸收、散射、反射等特性,从而得到样品的空间信息。

太赫兹成像技术通常分为时域域和频域两种方式,常用的成像方式有反演成像、透射成像和反射成像等。

二、太赫兹成像装置的构成太赫兹成像装置通常由太赫兹发射器、太赫兹接收器和成像系统等组成。

太赫兹发射器可以是连续波或者脉冲波形式,目前常用的发射器有太赫兹光源、太赫兹激光和电磁辐射探头等。

太赫兹发射器可以发射太赫兹波,经过人体、样品等,最终在太赫兹接收器处被接收并对信号进行处理。

太赫兹接收器是用来接收太赫兹波的设备,能够将太赫兹波信号转换成电信号进而进行分析。

常用的太赫兹接收器有偏置探测器、霍尔探测器和微波电子学探测器等。

这些接收器根据具体使用场景和物体的特性选择合适的接收器。

成像系统通常是太赫兹成像设备的核心部分,能够对太赫兹波进行成像和处理。

成像系统包括成像模块、信号处理模块和显示模块等。

成像模块通常根据不同的成像方式进行设计,常见的成像方法有透射成像、反射成像和频域成像等。

信号处理模块主要是对已获得的数据进行处理和解析,常用的处理方式有反演重构算法和压缩感知成像等。

显示模块通常用于对成像结果进行显示和分析。

三、太赫兹成像技术在安检领域的应用太赫兹成像技术在安检领域应用广泛,可用于检测非金属物品和生物组织。

二极管太赫兹技术


前沿技术探索与应用
1.关注太赫兹二极管技术的最新研究成果,及时引入前沿技术 改进系统性能。 2.结合人工智能和机器学习技术,探索太赫兹波在目标识别、 成像等方面的应用。 3.与相关领域专家合作,开展交叉学科研究,推动太赫兹技术 的创新与发展。
二极管太赫兹技术
Index
性能评估与优化
性能评估与优化
二极管太赫兹技术的优势
1.二极管太赫兹技术具有高速、高灵敏度、高分辨率等优点, 可以提高系统的性能。 2.二极管太赫兹技术的功耗较低,可以降低系统的能耗。 3.二极管太赫兹技术的体积小、重量轻,便于集成和携带。
二极管太赫兹技术简介Biblioteka 二极管太赫兹技术的发展现状
1.二极管太赫兹技术已经取得了较大的进展,实现了商业化应 用。 2.目前,二极管太赫兹技术正在向更高频率、更低功耗、更小 型化方向发展。 3.未来,二极管太赫兹技术有望在各个领域得到更广泛的应用。
1. 二极管太赫兹技术在通信领域的应用前景广阔,未来有望成为6G通信技术的重要组成部 分,为超高速无线通信提供支持。 2. 在安检领域,二极管太赫兹技术可以实现高效、准确的检测,提高安检效率和准确性, 保障公共安全。
结论与展望
二极管太赫兹技术的教育推广
1.加强二极管太赫兹技术的宣传和教育,提高公众对其认知度 和重视程度,促进技术发展和应用。 2.培养更多的专业人才和研究团队,推动二极管太赫兹技术的 不断创新和发展,为未来科技发展提供人才保障。
二极管太赫兹技术性能优化
1.优化材料选择:选用具有高电子迁移率和低暗电流的半导体 材料,有助于提高二极管太赫兹技术的性能。 2.改进结构设计:优化二极管的结构设计,降低寄生电容和电 阻,提高转换效率。 3.引入新型技术:结合新型纳米材料、光子晶体等技术,提升 二极管太赫兹技术的性能。

太赫兹带通滤波器

太赫兹带通滤波器1.引言1.1 概述太赫兹带通滤波器是一种重要的电子器件,用于处理太赫兹频段的信号。

太赫兹频段指的是电磁波的一个波段,频率范围在几百兆赫兹到几太赫兹之间。

太赫兹技术是指在这个频段内对信号进行传输、探测和处理的一种技术。

太赫兹频段的电磁波具有许多独特的特性,使其在众多领域具有广泛的应用潜力。

相比于微波和红外线,太赫兹波能够穿透非金属物体,如纸张、塑料等,同时又比X射线辐射要更安全可控。

因此,在无损检测、安全检查、通信、医疗影像等方面都有着重要的应用前景。

然而,由于太赫兹频段属于中间频段,在信号传输和处理过程中会受到很多干扰,如导体损耗、信号传播衰减等。

为了解决这些问题,带通滤波器应运而生。

带通滤波器是一种能够选择性地通过指定频率范围内信号的电子器件。

对于太赫兹带通滤波器而言,它可以滤除太赫兹频段之外的信号,仅保留感兴趣的频率范围内的信号。

这种器件能够有效地抑制传输和接收过程中的噪声和干扰,提高信号的质量和可靠性。

太赫兹带通滤波器的工作原理基于电磁波的频率选择性传输。

通过设计合适的电路结构和参数,可以实现对指定频率范围内信号的选择性传输和衰减。

常见的太赫兹带通滤波器有微带滤波器、介质波导滤波器等,它们通过电、磁场的耦合和耦合结构的设计来实现对信号的滤波作用。

综上所述,太赫兹带通滤波器是太赫兹技术中不可或缺的一部分。

它能够有效地提高太赫兹频段信号的传输和接收质量,为太赫兹技术的应用提供了重要的支持。

随着太赫兹技术的不断发展,带通滤波器的性能和功能也将得到进一步的提升,为未来的研究和应用奠定更加坚实的基础。

1.2 文章结构文章结构可以根据内容的逻辑关系和流程来确定,以确保文章的条理清晰,内容连贯。

本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。

在引言部分,首先需要对太赫兹带通滤波器的主题进行一个概述,简要介绍太赫兹技术的基本概念和特点,同时强调太赫兹带通滤波器在该技术中的重要性和应用前景。

接下来,明确文章的结构,介绍各个部分的内容和目的,引导读者对全文结构有一个整体的认识,提前了解文章将会涉及的主要内容。

太赫兹(THz)技术资料讲解

太赫兹(THz)技术一、基本概念 (1)1. 太赫兹波 (1)2. 太赫兹波的特点 (1)二、国内外研究现状 (2)1. 美国 (3)2. 欧洲 (3)3. 亚洲 (3)三、太赫兹技术的应用 (4)1. 太赫兹雷达和成像 (4)2. 太赫兹通信 (5)3. 太赫兹安全检查 (6)4. 太赫兹无损检测 (7)5. 环境探测 (7)6. 生物医学 (8)7. 天文观测 (8)8. 材料特性的研究 (9)四、太赫兹技术的研究内容 (9)1. 太赫兹辐射源 (9)2. 太赫兹波段信号的探测 (10)3. 太赫兹功能器件 (10)五、我们能做些什么 (10)一、基本概念1.太赫兹波太赫兹(Terahertz)一词是弗莱明(Fleming)于1974年首次提出的,用来描述迈克尔逊干涉仪的光谱线频率范围。

太赫兹(THz, 1THz=1012Hz)频段是指频率从十分之几到十几太赫兹,介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。

THz波又被称为T射线,在频域上处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,在电子学向光子学的过渡区域。

长期以来由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法,对于该波段的了解有限,使得THz成为电磁波谱中最后一个未被全面研究的频率窗口,被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙”(Terahertz Gap)。

2.太赫兹波的特点THz波具有很多独特的性质。

从频谱上看,THz 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, THz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, THz波段的能量介于电子和光子之间。

THz的特殊电磁波谱位置赋予它很多优越的特性,有非常重要的学术价值和应用价值,得到了全世界各国研究人员的极大关注。

THz 波的频率范围处于电子学与光子学的交叉区域。

在长波方向,它与毫米波有重叠,在短波方向,它与红外线有重叠。

在频域上, THz处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。

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太赫兹简介
1、什么是太赫兹
THz波(太赫兹波)或称为THz射线(太赫兹射线),在电子学领域,被称为毫米波和亚毫米波,而在光学领域则被称为远红外射线。

太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03mm到3mm之间,介于微波与红外线之间,位于电子学和光学的交界处。

2、太赫兹的特性
(1)低能性:频率为1THz的电磁波的光子能量大约只有4meV,约为X射线光子能量的1/106,因此不会对生物组织产生有害的电离,适合于对生物组织进行活体检查;还可以利用THz时域光谱技术研究酶的特性,进行DNA鉴别等。

(2)相干性:THz波具有很高的时间和空间相干性。

THz辐射是由相干电流驱动的偶极子振荡产生,或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频产生的,具有很高的时间和空间相干性。

通过测量脉冲相干太赫兹电磁波信号的时域波形,可以得到包括振幅和相位的光谱数据,直接给出吸收谱和色散谱,或复介电常数、复电导率。

这一特点在研究材料的瞬态相干动力学问题时具有极大的优势。

(3)瞬态性:THz波的典型脉宽在亚皮秒量级,不但可以进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究,而且通过取样测量技术,能够有效的防止背景辐射噪音的干扰。

目前,THz辐射强度测量的信噪比可大于1010。

(4)透射性:THz辐射对于很多非极性物质,如电介质材料、塑料、纸箱、布料等包装材料有很强的穿透能力,可以用来安全检查和反恐的探测。

(5)THz波段中包含了大多数分子的转动或振动能阶,特别是许多有机分子在THz波段呈现出强烈的吸收和色散特性。

这些特性是与有机分子的转动和振动能级相联系的偶极跃迁造成的。

利用THz射线有可能通过特有的光谱特征识别有机分子,就像用指纹识别不同的人一样,这在无线电天文、遥感、医学影像有很大的应用前景。

3、太赫兹的发射
太赫兹波的发射和探测技术是太赫兹波科学技术研究的关键。

传统上THz波段辐射方式有两种方式,一种是从微波向高频发展,另外一种是由激光向低频发展来获得的。

(1)光电导产生THz辐射的方法:金属电极和光电半导体材料形成天线,先在两个电极之间施加偏置电压,这时在该区域的半导体表面将产生顺生的自由载流子,它们会在偏置电场中加速运动,并将储存的静电势能以电磁脉冲的形式释放出来。

当激发光脉冲的脉宽在飞秒尺度时,它激发的电磁脉冲是太赫兹脉冲。

(2)光整流产生THz辐射的方法:光整流过程是一个二阶非线性过程,当光场与具有二阶非线性性质的介质(如LiNb03、LiTa03、ZeTe等)相互作用时,由具有同样频率的两个光子差频得到一个与光强度成正比的直流电场。

如果现实光整流过程的光场是以脉冲形式存在的,光整流过程所产生的直流电场就是一个与光脉冲的包络有关的时间函
数。

这将在介质中产生一个交变的电场,从而发射电磁波。

当光脉冲的脉宽在皮秒或亚皮秒尺度时,辐射电磁脉冲的脉宽也在该数量级,而其频谱即处于太赫兹波段。

(3)其它的一些产生THz辐射的方法:比如反波管,气体激光器,半导体激光器,同步辐射和自由电子激光器等等。

发射源的特点和局限性:自由电子激光和气体激光可以发射相对较强的太赫兹辐射,并且可以覆盖较宽的频率,但它们的体积大,功耗比较高;电子学的发射源可以获得较高的输出功率,而且体积相对较小,但只能发射低频的电磁波;量子级联激光器可输出10mW数量级的太赫兹,但它需要工作在低温环境下而且只能工作在高频波段;脉冲太赫兹发射源可以覆盖几乎整个太赫兹波谱范围,而且可以在常温工作模式下获得很高的信噪比,但它需要昂贵的飞秒脉冲激光器,而且平均功率较低。

4、太赫兹的探测
(1)光导天线法是太赫兹探测最早采用的方法。

它的检测装置与发射装置是相似的,只是在检测装置的天线电极之间没有施加偏置电压,而是连接了一个电流计测量由太赫兹电场驱动的电流。

我们可以近似的认为由该探测脉冲激发的自由载流子受到一个恒定电场的作用,丛而产生可以测量的电流。

探测脉冲会对太赫兹脉冲的电场进行取样并记录下太赫兹脉冲的时域波形。

(2)电光检测法可以看作是光整流的逆过程。

在电光检测中,线偏振的探测光与太赫兹辐射共线的通过具有光
电效应的晶体。

太赫兹辐射的电场改变了晶体的折射系数,从而使晶体具有双折射的性质。

因此线偏振的探测光与太赫兹电场发生作用后,其偏振性质变为椭圆偏振。

测量探测光的椭偏度即能获得太赫兹辐射的电场强度,由于太赫兹辐射和探测光都具有脉冲的形式,而且在实验中探测光的脉冲宽度远短于太赫兹脉冲的振荡周期,改变探测脉冲和太赫兹脉冲之间的时间关系,就可以利用探测脉冲的偏振变化将太赫兹辐射的时间波形描述出来。

(3)其它的太赫兹探测器
热辐射计,混频器和差频探测等等探测器的特点和局限性:光学和光电子学的探测器环境噪声影响较小,可进行相干测量,但适用范围较窄;量热式的辐射功率计范围较大,但灵敏度较低,而且易受环境影响;电子学的混频器灵敏度较高,但结构相对复杂。

5、太赫兹的应用
(1)生物医学
太赫兹系统在医学领域有着广泛的应用空间。

由于许多蛋白质和DNA大分子的集体振动模式都是在太赫兹区,利用太赫兹TDS系统可以研究生物分子。

利用太赫兹波直接检测基因物质的结合情况,可以实现无标记、高效率的基因探测技术和基因芯片检测手段,从而避免在基因检测中因使用荧光标记DNA链带来的复杂性,提高检测效率。

采用反射型系统进行太赫兹断层扫描成像,可用于皮肤癌及其他组织表层病变的早期诊断,还有可能在外科手术中用于实时检查癌组织切除状况,使患者避免复发或切除健康组织的危险,如图1.2所示。

2000
年,人首次利用脉冲太赫兹研究了DNA、牛血清和胶原质三种生物分子的太赫兹光谱吸收,并且取得了与比尔一兰波特定律一致的结论。

总之,太赫兹技术可极大推动分子生物学的发展,在医疗及药品的研制鉴定方面有很大的应用前景。

此外,太赫兹技术还可用于粮食选种、优良菌种选择等方面。

(2)公共安全
由于THz射线具有的特殊性质使其可以很容易穿过介电材料,在红外和可见光中不透明的陶瓷塑料纸,织物等非极化物质对THz波的吸收非常小,THz成像系统能够以必要的空间分辨率穿透衣物,以检测隐藏的炸药、武器(陶瓷手枪、陶瓷匕首等非金属武器)、生化武器和毒品,又不对人体健康产生损害。

(3)成像技术
太赫兹波成像技术相对于可见光和x射线有非常强的互补特征,其穿透能力介于两者之间,又不会对人体或生物组织造成伤害。

太赫兹波成像技术的信息量大,每一像源对应一个太赫兹时域谱,通过对时域谱进行傅里叶变换又可得到每一点的太赫兹频率响应谱,既可以获得物体的形状与内部结构信息,又可以获得物体材料的成分信息。

自太赫兹波被首次用于成像以来,各种太赫兹成像技术相继问世,如太赫兹近场成像技术,太赫兹层析成像技术,时域太赫兹逆向变换成像技术等。

(4)天文天体
随着太赫兹技术的发展,天文学家和天体物理学家对太赫兹波段
天文观测的兴趣日益增加。

天体和星际辐射包含了星际形成过程和星际介质化学性质的丰富信息,而太赫兹波段的观测要比其他波段有更低的背景噪声。

目前,世界上已建造了多台用于研究银河系星际云中复杂物理状态及结构的太赫兹波段的射电望远镜。

如德国马·普射电所和美国亚利桑那州天文台合作研制了一台10m直径的亚毫米波射电望远镜。

天文学是太赫兹技术的另一个非常重要的应用领域。

(5)网络通信与雷达技术
太赫兹波的频率是目前手机通信频率的l000倍左右,利用太赫兹波进行无线电通信,可以极大地增宽无线电通信网络的频带,使无线移动高速信息网络成为现实。

太赫兹波是很好的宽带信息载体,比微波能做到的讯道数多得多,特别适合于卫星间及局域网的宽带移动通讯,因此在网络通信方面有很好的应用前景。

从技术上,太赫兹雷达技术可以探测比微波雷达更小的目标和更准确的定位,并且有更高的分辨率和更强的保密性,有望在军事装备和国家安全等方面发挥巨大的作用。

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