【安防知識網(wǎng)】太赫茲波的特點(diǎn)

　　由于太赫茲波的頻率范圍是處于電子學(xué)和光子學(xué)的交叉區(qū)域，因此太赫茲波的理論研究是處在經(jīng)典理論和量子躍遷理論的過渡區(qū)，其性質(zhì)表現(xiàn)出一系列不同于其它電磁輻射的特殊性，從而也使其具有許多方面不同的應(yīng)用。太赫茲波的特點(diǎn)主要表現(xiàn)如下：

　　1、穿透能力強(qiáng)

　　太赫茲波對衣物、塑料、陶瓷、硅片、紙張、干木材等物質(zhì)具有較好的穿透性能，從而可用來探測X射線、可見光、紅外線探測不到的材料內(nèi)部的缺陷和隱藏物。

　　2、光子能量很低

　　太赫茲波的光子能量很低，它穿透過物質(zhì)時，不易發(fā)生電離，因而可用來進(jìn)行安全的無損檢測。

　　3、可區(qū)分材料的結(jié)構(gòu)和種類

　　由于不同物質(zhì)在太赫茲波譜區(qū)具有不同的吸收和色散性質(zhì)，而很多凝聚態(tài)物質(zhì)和生物大分子的振動和轉(zhuǎn)動能級又落在太赫茲波段，因而可通過太赫茲光譜測量獲得其特征光譜，所以可用于區(qū)分材料的結(jié)構(gòu)和種類等。

　　4、對水分的吸收很敏感

　　由于太赫茲波對水分的吸收很敏感，當(dāng)探測如樹葉、生物組織等含有水分的物質(zhì)時，可表征水分的含量和分布，因而可用于生物醫(yī)學(xué)成像和光的檢測等。

　　5、可得到高分辨率的清晰圖像

　　利用適當(dāng)?shù)男】谆蜥樇?，太赫茲波成像可以達(dá)到較高的空間分辨率，并獲得微波成像難以得到的高分辨率的清晰圖像。

　　6、可提供進(jìn)行時間分辨光譜測量

　　由于太赫茲波頻譜范圍是位于微波和紅外線之間，是電子學(xué)和光子學(xué)研究的交叉領(lǐng)域，其瞬態(tài)性和相干性提供了進(jìn)行時間分辨光譜測量的條件，從而可通過電光取樣獲得時間分辨的電場變化信息，并且同時得到其電場振幅和相位的測量，可為太赫茲時域光譜學(xué)提供基礎(chǔ)等。

　　太赫茲波在國家安全等方面的應(yīng)用

　　由于太赫茲波上述的特殊性，因而其應(yīng)用非常廣泛，這里主要介紹一下它在國家安全等方面的應(yīng)用。

　　可進(jìn)行非接觸的安全檢測與識別

　　太赫茲波對衣物、塑料、陶瓷、硅片、紙箱、干木材等物質(zhì)具有較好的穿透性能，尤其對塑料、紙箱等有很強(qiáng)的穿透力，可用來對已包裝好的內(nèi)部貨物，以及人體身上的隱藏物進(jìn)行成像，因而可用來進(jìn)行非接觸的安全檢測，并識別是否有爆炸物、化學(xué)或生物危險品、毒品、武器等。尤其可用來進(jìn)行郵件監(jiān)測，識別郵件內(nèi)的隱藏物，如郵件炸彈等。因此，太赫茲技術(shù)現(xiàn)己受到了反恐、公安、保安等部門和海關(guān)、機(jī)場、車站檢查等方面的重視。

　　可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與探測

　[nextpage]　太赫茲輻射具有比微波更短的波長及更為精確的時間檢測裝置，因而可作成太赫茲雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行敏感探測與監(jiān)視，它可探測比微波雷達(dá)更小的目標(biāo)和實現(xiàn)更精確的定位。因此，太赫茲雷達(dá)在國家安全與軍事上有廣闊的應(yīng)用前景。

　　一般，雷達(dá)主要靠接收目標(biāo)的反射信號來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，如果目標(biāo)表面能使雷達(dá)波被吸收或散射，就可大大減小被對方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的概率，從而達(dá)到隱形的目的。通常，用吸波材料構(gòu)成的隱形目標(biāo)只對很窄的一個波段適合，所以常規(guī)的窄帶微波雷達(dá)無法有效探測雷達(dá)截面很小的隱形飛機(jī)。而太赫茲雷達(dá)發(fā)射的太赫茲脈沖包含了豐富的頻率，可使隱形飛機(jī)的窄帶吸波涂層失去作用。并且，這種寬帶太赫茲雷達(dá)波，對扁平形薄邊緣不會像普通雷達(dá)那樣形成共振吸收而減弱反射強(qiáng)度，它僅能產(chǎn)生很小的共振面而使反射波強(qiáng)。這種太赫茲雷達(dá)可以GW級和成千上萬種頻率發(fā)射納秒以至皮秒級的脈沖，使它擁有許多普通雷達(dá)所沒有的優(yōu)點(diǎn)和能力。

　　總之，由于雷達(dá)主要是用來探測空中目標(biāo)方位和距離的，而超寬帶太赫茲雷達(dá)以其高的距離分辨率、強(qiáng)穿透力、低截獲率、強(qiáng)抗干擾性以及優(yōu)越的反隱身能力，完全可用于對國家安全的遠(yuǎn)程監(jiān)視與探測。

　　此外，利用太赫茲技術(shù)還可進(jìn)行遠(yuǎn)距離成像、多光譜成像、以及三維立體成像，在戰(zhàn)場上用于顯示前方灰塵或煙霧中的坦克等。

　　可用于通信

　　太赫茲波是很好的寬帶信息載體，顯然它比微波能做到的信道數(shù)多得多，尤其適合于衛(wèi)星間、星地間及地面局域網(wǎng)的寬帶移動通信。如星際通信、短程大氣通信等。目前，太赫茲波通信收發(fā)機(jī)的原理實驗已經(jīng)開展，作為寬帶無線通信手段正在研發(fā)中。如歐盟等發(fā)達(dá)國家正進(jìn)行該方面合作項目的開發(fā)，不久將會有產(chǎn)品出現(xiàn)。

　　可用于無損檢測

　　太赫茲波有強(qiáng)的穿透力，且其光子能量很低，只有幾個毫電子伏特，穿透時不易發(fā)生電離，因而可用來進(jìn)行安全的無損檢測。尤其是對一些塑料泡沫等絕緣材料內(nèi)部的缺陷和裂痕等進(jìn)行無損檢測和成像，在航空、航天結(jié)構(gòu)材料的檢測和評估方面具有重要的應(yīng)用價值。如對航天飛機(jī)燃料艙的隔熱材料進(jìn)行有效的無損探傷，被美國宇航局選擇為發(fā)射中用來進(jìn)行缺陷檢測的技術(shù)之一。

　　此外，還可用于大規(guī)模集成電路的質(zhì)量檢測，如可拍攝到封裝在IC芯片中的封裝的金屬引線等。

　　可用于DNA的檢測與識別

　　因為很多蛋白質(zhì)和DNA的集團(tuán)振動模式從理論上預(yù)言是處于太赫茲波段的，所以可用來進(jìn)行DNA的檢測與識別。帶有DNA和其他生物分子的壓片已經(jīng)使用太赫茲方法得到了復(fù)數(shù)的折射率，在低頻紅外激發(fā)的模式上存在著大量的吸收。

　　DNA的分析，是利用鑒別核酸上的堿基序列而開發(fā)并進(jìn)一步應(yīng)用的。根據(jù)折射率的不同，利用太赫茲光譜，已經(jīng)具有分辨單股和雙股DNA的能力。最近，又得到了檢測飛摩爾靈敏度的單堿基對變異的識別能力，從而可對DNA進(jìn)行較好的檢測與識別。

　　可用于生物和醫(yī)學(xué)的檢測與診斷

　　氨基酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的無標(biāo)志識別，太赫茲醫(yī)學(xué)成像和層析成像，可在生物和醫(yī)學(xué)診斷與檢測中得到廣泛應(yīng)用。尤其是在用于皮膚病和乳腺癌等的檢測與診斷方面，國際上已取得了一定的進(jìn)展。

　　目前，太赫茲的近場成像技術(shù)已經(jīng)使其分辨能力達(dá)到了波長以下的尺度，太赫茲顯微成像的分辨力已經(jīng)達(dá)到幾十微米，能清晰地看到皮膚與乳腺中的腫瘤，從而可用于進(jìn)行皮癌與乳腺癌的診斷。

　　此外，利用太赫茲射線的生物探頭，可探測糖蛋白avidin和維生素H的混合物。太赫茲技術(shù)還能對燒傷進(jìn)行探測，可對燒傷的深度及程度進(jìn)行準(zhǔn)確地標(biāo)定。

　　可用于對食品的質(zhì)量檢測

　　人們的食品安全也很重要，太赫茲技術(shù)還可用于對食品進(jìn)行質(zhì)量檢測。如在肉制品的檢測中，因為瘦肉吸收太赫茲射線，而脂肪對太赫茲頻帶幾乎是透明的，利用這種特性即可對肉制品進(jìn)行質(zhì)量檢測;對塑料膜包裝的食品，可用反射太赫茲波強(qiáng)度來測量其表面水分的含量，從而可以確定其新鮮的程度等。

　　除此之外，太赫茲技術(shù)還可用于大氣污染檢測以及天文學(xué)的研究中等，這里就不敘述了。