太赫茲成像技術的進展

曹丙花， 李素珍*， 蔡恩澤， 范孟豹， 淦方鑫

1. 中國礦業大學信息與控制工程學院， 江蘇 徐州 221116 2. 中國礦業大學機電工程學院， 江蘇 徐州 221116

引 言

太赫茲波是指頻率在0.1～10太赫茲(Terahertz, THz)范圍內， 介于毫米波和紅外光之間的一段電磁波。 由于波段位置的特殊性， THz輻射兼具微波電子學和紅外光子學的特征， 屬于交叉研究范疇。 在THz領域中， THz成像技術作為THz研究中頗具前景的一個方向， 得益于該輻射波段的獨特性質： 光子能量低于各種化學鍵能， 對物質電離作用??； 極易透過非極性和非金屬材料， 包括陶瓷、 塑料等常見卻無法被紅外光透射的材料； 頻段處在許多生物大分子振動和轉動能級， 可根據THz波的強吸收和諧振特性建立分子指紋特征譜鑒別物質成分； 水敏感性高， 非常適合物質含水量分析等。 除了可獲得比其他光源更多的信息外， THz成像技術在性能上也十分優越。 THz波段的高頻特性對應更小的光學衍射現象， 能夠達到比微波成像更高的空間分辨率。 而相比需要借助耦合劑接觸樣品的超聲成像， THz成像屬于非接觸無損檢測， 適用范圍更廣。 近些年來隨著THz光源和探測技術的發展， THz成像的應用領域越來越廣泛， 并在藥品食品監測、 生物醫學成像、 貨品安全檢查、 器件非接觸無損檢測、 藝術品研究等領域取得了不錯的成果。

自1995年貝爾實驗室開發出首套THz透射掃描成像裝置并進行首次THz成像之后， 新材料和新技術不斷促進著THz成像技術的快速發展。 目前， 研究人員已經實現了對物品含水量、 違禁刀具、 電路亞波長損傷、 半導體器件以及生物組織等樣本的THz像探測?！?br>