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閱讀：189發(fā)布時(shí)間：2023-2-19
太赫茲波泛指頻率位于紅外和微波之間、0.1～10THz波段內(nèi)的電磁波，處于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)的過渡階段。由于處于交叉過渡區(qū)，太赫茲波既不適合用光學(xué)理論來處理，也不適合用微波的理論來研究。過去很長一段時(shí)間，太赫茲波段兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)的發(fā)展相對(duì)比較成熟，但是人們對(duì)太赫茲波段的認(rèn)識(shí)仍然非常有限，形成了所謂的“太赫茲空白"。近年來，太赫茲波以其的性能和廣泛的應(yīng)用而越來越受到世界各國的關(guān)注，已被國際科學(xué)界為是高科技領(lǐng)域的必爭之地，其研究和應(yīng)用對(duì)于未來與國家安全將具有重大的戰(zhàn)略意義。
太赫茲波性能，蘊(yùn)含巨大應(yīng)用前景
太赫茲技術(shù)之所以引起科學(xué)界廣泛的關(guān)注，是由于太赫茲波頻率上要高于微波，低于紅外線；能量大小則在電子和光子之間，與其他頻率的電磁波相比，具有很多的性質(zhì)。
高穿透性，太赫茲波對(duì)許多介電材料和非極性物質(zhì)具有良好的穿透性，可對(duì)不透明物體進(jìn)行透視成像，是X射線成像和超聲波成像技術(shù)的有效互補(bǔ)；
低能量性，太赫茲光子能量只是X射線光子能量的約1%，太赫茲輻射不會(huì)導(dǎo)致光致電離而破壞被檢質(zhì)，非常適用于針對(duì)人體或其他生物樣品的檢查；吸水性，水對(duì)太赫茲輻射有的吸收性，太赫茲波不易穿透含水物體；
瞬態(tài)性，太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒數(shù)量級(jí)，通過取樣測量技術(shù)，能夠有效地抑制背景輻射噪聲的干擾；
相干性，太赫茲的相干性源于其相干產(chǎn)生機(jī)制，能夠直接測量電場的振幅和相位，從而方便提取樣品的折射率、吸收系數(shù)、消光系數(shù)、介電常數(shù)等參數(shù)；
指紋光譜，大多數(shù)極性分子和生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間距都處在太赫茲波段，通過*的光譜特征可以識(shí)別分子結(jié)構(gòu)并分析物質(zhì)成分，具有指紋般的惟一性，就像利用指紋可以識(shí)別不同的人一樣，根據(jù)這些指紋譜，太赫茲光譜成像技術(shù)能夠鑒別物體的組成成分。
太赫茲技術(shù)可用于安檢
太赫茲波的性能給通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查等領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究當(dāng)中，其廣袤的科學(xué)前景為世界所。
軍事領(lǐng)域 太赫茲波的頻率很高、波長很短，具有很高的時(shí)域頻譜信噪比，且在濃煙、沙塵環(huán)境中傳輸損耗很少，可以穿透墻體對(duì)房屋內(nèi)部進(jìn)行掃描，是復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下尋敵成像的理想技術(shù)。目前，太赫茲波已能識(shí)別出50多種爆炸物；利用太赫茲波照射路面，還可以遠(yuǎn)距離探測地下的雷場分布和情況；太赫茲雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)、高超音速目標(biāo)等具有較強(qiáng)的探測能力，會(huì)在軍事上對(duì)現(xiàn)有隱身技術(shù)產(chǎn)生性影響；太赫茲波集成了微波通信與光通信的優(yōu)點(diǎn)，具有傳輸速率高、容量大、方向性強(qiáng)、安全性高及穿透性好等諸多特性，可以在大風(fēng)、沙塵以及濃煙等惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下以的帶寬進(jìn)行定向、高保密軍事通信，在軍事通信應(yīng)用上的前景誘人。
安全與領(lǐng)域 太赫茲波是天生的和安檢“專家"，許多爆炸物及其相關(guān)成分和在太赫茲波段都有指紋譜，再加上太赫茲波的非電離性、強(qiáng)穿透性，可使其在機(jī)場、車站、碼頭等人口密集區(qū)提供遠(yuǎn)距離、大范圍的預(yù)警?，F(xiàn)有金屬探測器和X光安檢等設(shè)備無法識(shí)別陶瓷刀具、塑料等新型作案工具或，但這些材料在太赫茲波段的透明度較低，可以利用太赫茲成像技術(shù)有效地對(duì)隱藏在衣服下、包裹中的違禁品進(jìn)行成像鑒別，同時(shí)還能保證對(duì)生物體危害極小，因此在安檢和領(lǐng)域受到各國高度關(guān)注。
檢驗(yàn)檢測領(lǐng)域太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)可用于對(duì)儲(chǔ)油層巖石的性質(zhì)及其內(nèi)部構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行測量，并根據(jù)測量結(jié)果對(duì)巖石類型進(jìn)行區(qū)分和鑒別；太赫茲光譜儀信噪比高，可以對(duì)進(jìn)行無損、非電離、高靈敏度的光譜測量，適合于危化品鑒別與檢測，國內(nèi)外已經(jīng)建立了大量有關(guān)?；返奶掌澲讣y譜數(shù)據(jù)庫；利用太赫茲技術(shù)可進(jìn)行食品檢測，包括水含量檢測、有害成分檢測、禁用化學(xué)成分檢測等；太赫茲三維成像還可以用于檢測汽車儀表盤、建筑物內(nèi)的墻后和地板材料表面完整性、瓷磚和紙張等的表面平整度、印刷電路板是否脫層等問題。
航天領(lǐng)域 將太赫茲探測器與光學(xué)遙感技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)空間高分辨率、快速成像和波譜探測功能，空間太赫茲被動(dòng)遙感技術(shù)是目前太赫茲技術(shù)在天文和深空探測領(lǐng)域的主流應(yīng)用方向。許多歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實(shí)施或計(jì)劃實(shí)施太赫茲空間計(jì)劃，利用空間太赫茲設(shè)備在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球大氣成分、對(duì)流層的化學(xué)性質(zhì)及其動(dòng)力學(xué)、溫度壓力等情況的科學(xué)研究工作。利用太赫茲技術(shù)可對(duì)航天器進(jìn)行損傷、疲勞和化學(xué)剝蝕檢查，太赫茲成像技術(shù)現(xiàn)已成為美國用來檢測航天器缺陷的四大技術(shù)之一，如利用太赫茲技術(shù)有效地檢測出了導(dǎo)致“哥倫比亞"號(hào)慘劇的原因（外部燃料箱泡沫脫粘所致）。
生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 太赫茲成像技術(shù)可應(yīng)用于檢查人體組織以發(fā)現(xiàn)病變區(qū)域，診斷疾病程度以及監(jiān)測醫(yī)療藥品的制造等；太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)則可用于檢驗(yàn)藥品質(zhì)量、測定藥品成分等；由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種、優(yōu)良菌種的選擇等農(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。
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