太赫兹（THz）激光检测系统的研制及其生物科学的应用研究.docVIP

太赫兹(THz)激光检测系统的研制及其生物科学的应用研究 项目可行性研究报告 2012年06月 目 录 1、立项的背景和意义 3 1.1 立项背景 3 1.2 立项意义 4 2、国内外研究现状和发展趋势 5 3、研究开发内容和技术关键 6 3.1 研究开发内容 6 3.2 关键技术 8 3.3 创新点 10 4、预期目标 11 4.1主要技术经济指标 11 4.2知识产权申请情况 11 4.3应用前景 11 5、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解 12 5.1 研究方案 12 5.2 技术路线 13 5.3 组织方式 14 5.4 课题分解 14 6、计划进度安排 15 7、现有工作基础和条件 15 8、经费预算 20 1、立项的背景和意义 1.1 立项背景 本项目的背景涉及多个技术领域，包括太赫兹(THz)辐射技术、激光检测技术、样品分析技术等，本项目是多学科多技术的交叉融合和综合应用，具体背景如下： （1）太赫兹辐射技术的背景 太赫兹辐射(terahertz radiation)是指频率在0.1~10THz的电磁辐射。从频率上看，处于无线电波和光波毫米波和红外线之间；从能量上看处于电子和光子之间。在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟，但是太赫兹技术基本上还是一个空白，其原因是在此频段上，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。由于太赫兹所处的特殊电磁波谱的位置，它有很多优越的特性，有非常重要的学术和应用价值，使得全世界各国都给予极大的关注。 （2）激光检测技术的背景 激光检测技术是指利用激光的精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优异特性，将它作为探测激发光，配以相应的光电元件来实现物理量或化学属性的测定检验。通过使用激光检测技术，物理量的测量，如位移、温度、压力、速度、折射率等，不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行非接触式的测量。除了物理量的检测，利用光与物质的相互作用，激光检测技术开始在物质化学属性的检测领域得到新的应用。由于激光检测物质具有灵敏度高、准确度好，分析速度快的特点，给样品检测领域开拓了崭新的应用前景。 样品分析技术是指为评价样品，对其特定成分和含量进行分析鉴定的技术和方法。样品有多种分类方法，按形态划分，可以分为气态样品、液态样品、固态样品等；按领域划分，可以分为工业样品、食物样品、生物样品、环境样品等；不同形态的样品，采样、前处理和检测分析方法也各不相同。传统的样品检测分析方法有：分子光谱(紫外可见分光光度法、荧光光度法、化学发光等)；色谱(GC、LC、HPLC、IC等)；原子光谱(AAS、AFS、AES或ICP-AES等)；电化学分析(电位分析、传感器、库仑分析、极谱、溶出伏安法等)；GC、LC、ICP与MS联用，FI、SI与光度法、化学发光、原子光谱等联用技术。 （）本项目的背景 本项目生物大分子（如DNA基因等），开展环境生物样品的与。本项目凝聚态物理重中之重学科以凝聚态物理为主，原子分子、光学、生物等各学科交叉的优势。初步形成了软物质和生物大分子结构研究，生物单分子的检测与操纵，生物大分子的太赫兹光谱诊断与应用等主要研究方向，取得了一系列重要结果，多项成果获得了各级政府的奖励，为深入开展生物大分子的太赫兹光谱诊断与应用打下了良好的基础。本项目有望在1.2 立项意义 近年来，太赫兹辐射被广泛运用在诸多领域，所研究的问题涉及到化学，物理，医学和材料科学等。与此同时，适合使用太赫兹辐射的实验设备也得到广泛、快速的发展，并取得了重要的成果。2011年11月，温州已获准科技部关于中国(温州)激光与光电产业集群建设项目，光电检测作为该产业集群优先发展的开发项目之一，这为太赫兹检测及应用开启了一个新的契机。在此形势下，本课题将结合太赫兹激光检测技术与凝聚态物理重点学科的优势，开展对基因蛋白质特性的研究，建立起太赫兹生物分子诊断技术并在环境、医疗及药品的研制鉴定方面应用。 太赫兹辐射在生物断层成像、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查、材料的性质研究、以及宽带通信、微波定向等许多领域有广泛的应用。研究该频段的辐射源不仅将推动理论研究工作的重大发展，而且对固态电子学和电路技术也将提出重大挑战。可以预料，太赫兹技术将是世纪重大的新兴科学技术领域之一。 为了加强社会对样品的检测能力，特别是环境样品的检测能力，迫切需要发展一种快速、简便、经济的生物样品检测仪器和方法。基于太赫兹激光检测技术的样品系统有着诸多突出的优点，与接触式测量方法相比，具有远距离、非接触、快速、高灵敏度的检测和传输等特点，而且激光检测技术所具有的优越性特别适合现场快速测定的需要，并向着小型、简便、自动、在线、遥测的方向发展。样品检测也正从一般意义上的实验室分析检测开始向现