太赫兹波的 应用.pdfVIP

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁

武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、

无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。由

于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很

短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫

兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于

太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具

有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太

赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加

工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当

中，其广袤的科学前景为世界所公认。

1.公共安全

THz的强透射能力和低辐射能量以及国家在公共安全检测方面的重大

需求,比如检测毒品，以及在要害部门、场所的安全监控，如机场安

检，使得THz辐射有望成为一种新的公共安全监控技术。由于THz既

可以用于成像，又可以用于波谱分析，且其穿透能力极强，所以可以

用其来实现非接触、非破坏性的探测。通过THz我们不仅能够检测出

携带有武器的乘机者，还可以检测旅客携带的特殊物品。科学家们曾

预测，在不久的将来，THz成像技术将成为机场、车站及海关等公共

场所安全检查的新手段。

2.环境探测

THz技术能够对固体、气体、液体及火焰等介质的电学、声学性质及

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

化学成分进行研究。科研人员可利用THz穿透烟雾来检测出大气中的

有毒或有害分子,因此可用于环境的污染检测。由于THz波同样能够

被大气层中的水、氧气、氮化物等物质所吸收,我们可以通过卫星携

带的THz探测器实现对大气中气体含量及分布进行检测，然后通过大

气微量分子变化来监测全球气候变暖问题。2004年美国国防部DARPA

投入大量的资金，研制THz成像阵列技术,并最终研制出便携式、远

距离THz成像雷达，它可以在沙尘暴、浓烟及海上浓雾中寻找目标并

清晰成像。

3.生物医学

生物体对THz波具有独特的响应，而且很多生物大分子如DNA分子的

旋转及振动能级多处于THz波段，所以THz在蛋白质等生物大分子无

标志识别应用中有着举足轻重的作用。由于THz具有类似X射线的穿

透能力，且其光子能量小，不会引起生物组织的光离化，所以在生物

医学成像方面非常安全，适合于生物医学成像。THz辐射不仅在皮肤

癌检测上得到应用，而且还在生物芯片和生物传感器方面发展迅速。

另外由于大量有机分子转动和振动跃迁、半导体的子带和微带能量在

THz范围，所以THz有助于“指纹”识别、结构表征及分子生物信息

应用的发展，如果通过THz来分析药物的物理、化学及生物成分、波

谱特性、分子、量子相互作用过程等重要信息来对药物生产质量进行

控制。

4.天文观测

THz在天文学上占有极为重要的地位，是射电天文学上极重要的波段，

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

它可以结合卫星实现空间成像。我们还可以根据星际、星系际大气分

子特征谱及行星小星体的大气动力学原理，通过THz来完成许多天文

方面的应用。此外，利用THz望远镜可观察到很多重要的新星体，这

对于研究宇宙的起源和星体的形成起到了不可估量的作用。

5.军事及通信

除了生物医学、天文观测和安全领域，太赫兹在军事、无线通信以及

制造业方面也具有巨大的市场潜力。太赫兹技术在军事应用和