非制冷太赫茲相機(jī)

太赫茲是一種新的、有很多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的輻射源;太赫茲技術(shù)是一個(gè)非常重要的交叉前沿領(lǐng)域，給技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全提供了一個(gè)非常誘人的機(jī)遇。早期太赫茲在不同的領(lǐng)域有不同的名稱，在光學(xué)領(lǐng)域被稱為遠(yuǎn)紅外，而在電子學(xué)領(lǐng)域，則稱其為亞毫米波、超微波等。

太赫茲(THz)波是介于微波和紅外區(qū)間的電磁波頻段，其頻率范圍通常定義在0.1～10THz，因其波段的特殊性，使其兼具了電子學(xué)和光子學(xué)的特點(diǎn)，不僅覆蓋了許多生物大分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)頻率，且包含了電子材料的低能激發(fā)頻帶。

太赫茲波段的成像探測(cè)技術(shù)結(jié)合了微波/毫米波和X射線兩者的優(yōu)勢(shì)：與微波/毫米波相比，太赫茲波具有較短的波長(zhǎng)，使得成像能夠比微波/毫米波成像獲得更高的空間分辨能力;相比X射線，太赫茲輻射對(duì)非極性材料具有較強(qiáng)穿透能力，較低的光子能量，不會(huì)對(duì)有機(jī)組織產(chǎn)生電離破壞。同時(shí)，很多違禁品和危險(xiǎn)爆炸物可以通過檢測(cè)其在太赫茲波段所具有的“指紋譜”而被精確檢出。因此，太赫茲成像應(yīng)用在探查隱匿的易燃、易爆、金屬武器和毒品等具有重要的意義。

隨著新型光電材料(如石墨烯、超材料)、探測(cè)器工藝和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)掌握了許多新的非制冷太赫茲探測(cè)技術(shù)，如利用天線將能量耦合到探測(cè)器的探測(cè)單元上、石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GFETs)等。

太赫茲輻射因其獨(dú)特的性質(zhì)，可以穿過各種各樣的非導(dǎo)電材料。它們能量低(~4.1 meV)且非電離，對(duì)人體無害。因此我們可以利用太赫茲成像技術(shù)在食品、工業(yè)、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行無損檢測(cè)。太赫茲波還能被一些液體如水吸收，這種特性可以用來測(cè)量各種物體的內(nèi)部濕度。太赫茲波段的范圍從100GHz到10THz。在這些頻率下，電磁波具有一些非常獨(dú)特的特性：

1、這種波段可穿透塑料、陶瓷、木材和織物等非極性材料;

2、這種波段可被水分高度吸收;

3、使用到的能量非常低，并且這種波段是非電離的。

太赫茲相機(jī)是所有研發(fā)太赫茲波領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室和研發(fā)機(jī)構(gòu)必不可少的工具?？商剿魈掌澰诟鞣N應(yīng)用中的潛力，如醫(yī)學(xué)成像、腫瘤學(xué)等。廣泛的覆蓋范圍((0.1THz to 5THz)加上無與倫比的測(cè)輻射熱傳感器靈敏度使得太赫茲相機(jī)成為一個(gè)用于太赫茲激光源的可視化/鑒定的完美工具。

太赫茲相機(jī)可以非常方便地對(duì)各種工業(yè)中使用的先進(jìn)材料進(jìn)行無損檢測(cè)和工業(yè)質(zhì)量控制，THz無險(xiǎn)成像技術(shù)可以看到很多不可透視物質(zhì)材料的內(nèi)部缺陷。

我們的非接觸式THz穿透成像系統(tǒng)可以通過觀察材料，實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過程中零件內(nèi)部的制造缺陷或材料缺陷。

太赫茲波能以很小的衰減穿透陶瓷、塑料、碳板、布料、脂肪等非極性物質(zhì)。因此，太赫茲波在天文學(xué)、信息通信、大氣遙感、材料物理、醫(yī)學(xué)成像、生命科學(xué)、安檢等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。而太赫茲成像技術(shù)是工業(yè)加工中檢測(cè)材料如塑料，陶瓷，復(fù)合材料，聚合物，木材，紙板和紙張，紡織和纖維，皮革等等的最有效的工具。