太赫兹(THz) 科学技术及应用.pptVIP

THz在电磁波谱中的位置 光导天线的探测方法 将一个未加偏置电压的光导天线放置于太赫兹光路之中，用一束探测脉冲打到光电导介质上，这时在介质中能够产生出电子-空穴对（自由载流子），而此时同步到达的太赫兹脉冲则作为加在光导天线上的偏置电场，以此来驱动那些载流子运动，从而在光导天线中形成光电流。 最后，用一个与光导天线相连的电流表来探测这个电流即可。其中，这个光电流与THz瞬时电场是成正比的。 基于InAs半导体的太赫兹时域光谱系统 一、THz 在国家安全、反恐方面的作用 由于 THz 波对衣物、塑料、陶瓷、硅片、纸张和干木材等一系列物质具有较好的穿透性能；而且能够根据物质的THz“指纹谱”，对物质进行识别，所以在毒品、化学生物危险品和武器等的非接触安全检测、邮件隐藏物的非接触检测等方面受到了反恐、保安和海关检查等部门的高度重视。 以氯胺酮为例的THz光谱测量结果 甲基安非他明（MA）、3,4-亚甲二氧基安非他明（MDMA）和阿司匹林空间图样成分分析方法得到的实验结果[1]： 三. 在医学成像、诊断上的特殊作用 ● MR, CT, PET 在医学成像中发挥很大的作用，但有局限性。 ● CT, PET 均采用离子化辐射，可能会引起别的疾病; ● MR 和 CT不能对骨头成像； ● PET 有很高的灵敏度但空间分辨率差。 ● T-ray 成像可能解决上述问题： THz 与 X-ray 的最大区别在于，它在远红外区，光子能量比 X-ray 小约百万倍，没有离子化辐射问题； THz 频率段正好处在分子相互作用段，它可以给出位置和密度的信息。可用于分子活动的研究，并给出很高的空间分辨率（~ 300um）。 它很少散射，使成像很简单，不需要进行散射校正。 THz –ray在成像中的最重要的特性是，在THz –ray 作用下，不同的分子具有特定的相互作用，可用于在分子尺度上的材料确定，用于诊断疾病和癌疹的早期发现。 THz –ray可用于计算机照相，THz –ray CT可获得三维分子或化学的图象，其分辨率可达 um 量级。 不同厂家镇静类药的太赫兹光谱研究 七、THz 技术对发展新一代 IT 产业的作用 可以预言，一旦THz 辐射源、检测技术等得到发 展，THz 技术将在 IT 领域具有很强的竞争力。目前 世界上已有不少公司从事有关 THz 技术商品化的工 作，如美国一些大学孵化了 Picometrix、Phycical science Inc.、Calabazas Creek Res. Inc.等公司。 英国剑桥大学孵化了 TeraView LtD. 英国和欧洲建立 了ThruVision 公司。日本已有不少公司在进行有关 THz 技术的研发和商业化的工作等。 Ghost ? 600 500 400 300 2-amino-4,6-DNT 200 100 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 Wavenumber (cm-1) Absorbance Absorbance 600 500 400 300 200 100 0 0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 Wavenumber (cm-1) TNT 1,3-DNT 2,4-DNT 600 600 500 500 400 400 300 300 200 100 0 100 0 200 Absorbance Absorbance 0.05 0.00 0.10 0.15 0.10 0.05 0.15 0.20 0.00 Wavenumber (cm-1) Wavenumber (cm-1) 几种炸药的远红外谱线 3. THz在爆炸物检测中的应用 使用太赫兹技术研究航天飞机失事的原因 二. THz在无损检测中的应用 Defects near the Foam/Substrate Interface 2’ 49 of 57 defects were detected THz 在医学中的应用 4 3 2 1 0 电光信号 (nA) 40 30 20 10 0 Time Delay (ps) 癌变组织 正常组织 癌变组织和正常组织的THz波具有不同的振幅，波形和时间延迟，我们可以从中得到肿瘤的大小和形状。 THz 成像 标准照片 THz 波形 肿瘤 THz 乳腺肿瘤(模型)成像 四. THz 在生物、环境监测上的应用 ● 由于生物大分子的振动和转动能量均在 THz 波段， 因而利用THz 辐射技术可得到 DNA 的重要信息，这对 粮食选种、优良菌种选择等起着重要作用； ● THz 在生物化学应用以及药物的分析和检测等方面 都具有良好的功能；