理论教育 太赫兹辐射探测技术解析

太赫兹辐射探测技术解析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:另外,太赫兹辐射探测技术不主动发射太赫兹波,对被检查人员和操作人员无电离伤害。因此,太赫兹辐射探测技术在安检领域中具有较好的应用前景。随着太赫兹技术和器件性能的不断提高,对太赫兹辐射探测技术的应用研究也逐渐深入,并取得不错的成果。总的来看,太赫兹辐射探测技术的研究和应用还处于快速发展之中,在基础器件、系统体制和重大典型应用拓展等方面还存在大量的研究工作需要开展。

太赫兹辐射探测技术解析

赫兹波是指频率0.1~10 THz,波长30 μm~3 mm的电磁波,它介于毫米波与红外线之间,处于从电子学向光子学的过渡区。太赫兹频段在无线电物理领域称为亚毫米波,在光学领域则习惯称为远红外辐射。

由于太赫兹波具有大带宽、强穿透性等优越特性,使得太赫兹技术在国土安全和军事领域具有巨大的应用潜力。经过多年的发展,大功率太赫兹波辐射源和高灵敏度探测技术的研究取得了很大的进展,太赫兹技术已开始应用于环境监测、生物医学、天文物理以及安全和军事等领域,并展示出很大的优势。

太赫兹辐射探测技术原理与毫米波辐射无源探测技术原理相似,二者都是仅通过接收物体自身辐射的热辐射信号,根据不同物质目标的辐射特性差异,实现对目标的探测成像。由于太赫兹波可以穿透纸箱、衣物、鞋子等发现藏匿的物体,而且安检重点关注的爆炸物、毒品等在太赫兹波段具有特征指纹谱,可望在探测的基础上识别其成分。另外,太赫兹辐射探测技术不主动发射太赫兹波,对被检查人员和操作人员无电离伤害。因此,太赫兹辐射探测技术在安检领域中具有较好的应用前景。图7-25给出了一种太赫兹辐射探测扫描成像系统原理示意图

图7-25 太赫兹辐射探测扫描成像系统原理示意图(www.daowen.com)

太赫兹辐射探测的基本过程如下:被检测的人体站在离系统一定距离处,系统的光机扫描器会控制一个多面体转镜,使其绕水平旋转轴高速稳定旋转,同时使其绕竖直摆动轴往复摆动,完成对被测人体的二维快速扫描。聚焦透镜将光机扫描器扫描而来的被测人体所辐射的太赫兹波汇聚到太赫兹探测器的信号输入端口。太赫兹探测器将接收到的太赫兹波转变为电压信号,通过数据处理部分进行采集与处理,并与光机扫描器所生成的同步信号相结合,在计算机中拼接出被测人体或目标的太赫兹图像。太赫兹接收器输出的电压信号与被测目标所辐射的太赫兹波的强弱呈线性变化。当被测人体身上藏有危险物品(如枪支、匕首等物品)时,由于危险物品与被测人体的太赫兹辐射特性不同,因此在系统对人体扫描过程中,太赫兹探测器所接收到的太赫兹信号会存在变化差异。利用这种差异,实现对人体身上隐匿目标的无源探测。

随着太赫兹技术和器件性能的不断提高,对太赫兹辐射探测技术的应用研究也逐渐深入,并取得不错的成果。总的来看,太赫兹辐射探测技术的研究和应用还处于快速发展之中,在基础器件、系统体制和重大典型应用拓展等方面还存在大量的研究工作需要开展。

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