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太赫兹射线(THz射线),是指频率在0.1-10THz(波长在0.03-3mm),介于微波与红外之间的电磁波。在微波、可见光、红外光等技术广泛应用的情况下,太赫兹技术发展滞后的主要原因在于缺少发生器和探测器。瑞士Rainbow Photonics公司的有机太赫兹晶体DAST OH1 DSTMS可以实现高效的太赫兹发生和探测。
太赫兹光谱技术,是利用飞秒脉冲,产生并探测时间分辨的太赫兹电场,通过傅立叶变换获得被测物质的光谱信息。生物大分子特征基团的共振频率在太赫兹 波段,利用该技术可以对物质结构、物质特性进行判别和分析。太赫兹成像技术,是利用THz射线照射被测物质,通过透射方式或反射方式获取物质的特性信 息,进而成像。THz成像技术可以分为脉冲成像技术和连续成像技术。
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太赫兹独特的性能:太赫兹频率高,其空间分辨率很高。太赫兹脉冲短,其时间分辨率高。太赫兹能量小,其比X射线更具优势(不会对物质产生破坏作用)。太赫兹应用:宽带通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、安全检查。同时,生物大分子的振动、转动特征基团的共振频率在太赫兹波段,因此太赫兹在粮食选种、菌种选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。
举例,太赫兹安防检测,THz射线的透射性和其对金属物质的高反射性,很容易检测到隐藏在包装物中的刀具、枪械、炸药、毒品等物品。太赫兹环境监测,THz射线能够被大气层中的水、氧气、氮化物等物质吸收,可以用于对大气中气体含量及成分监测。太赫兹生物医学,THz射线是生物大分子(如DNA)特征基团的共振频率,用于在蛋白质等生物大分子无标志识别。太赫兹天文观测,THz射线是星际大气分子的特征谱,与行星和小星体的大气动力学相关联,在天文学研究中占有重要的地位。太赫兹无线通信,THz射线可以获得10GB/s的无线传输速度,其速度比当前的超宽带技术快几百至一千多倍。太赫兹雷达探测,THz射线可以穿透墙壁、木材等材料,人体中的水分对其进行吸收,透过墙壁可以侦查屋内人员的分布和活动。太赫兹生命探测,干燥的泥土可以透过THz射线,地雷会把THz射线反射回来,可以用于排雷装置中。瑞士Rainbow Photonics公司的太赫兹时域光谱仪、太赫兹成像系统可以用于实现上述应用。
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