Terahertz-technologie en de toepassing ervan

T-ray is een techniek die terahertz-golven gebruikt, de zogenaamde terahertz-wetenschap, om een segment van een elektrische z-golf te bestuderen die veel kan 'doorzien'. Meer dan 100 jaar geleden werd terahertz genoemd in de infraroodastronomie, maar het werd zelden gebruikt in wetenschappelijk onderzoek en burgerzaken. In de magnetron, zichtbaar licht en infraroodtechnologie wordt veel gebruikt, de belangrijkste reden voor de achterblijvende ontwikkeling van terahertz ligt in het gebrek aan detector en bron, tot de recente 10 jaar, met de verbetering van onderzoeksmethoden, mensen in het onderzoek van deze veld heeft een grotere ontwikkeling. Op dit moment is de studie van terahertz uitgegroeid tot een nieuw veld en de studie van terahertz is gegroeid van drie eenheden 20 jaar geleden naar meer dan 200 eenheden wereldwijd.

Terahertz-golven zijn elektromagnetische golven met frequenties van 0,1THz tot 10THz. Het heeft vele uitstekende eigenschappen en wordt door de Verenigde Staten beoordeeld als een van de 'top 10-technologieën die de wereld van de toekomst zullen veranderen'. Terahertz-spectroscopie, terahertz-beeldvorming en terahertz-communicatie zijn de drie belangrijkste onderzoeksrichtingen. Het heeft belangrijke toepassingen op vele wetenschappelijke gebieden, zoals veiligheidsinspectie, niet-destructieve detectie, astrofysica, biologie, geneeskunde, atmosferische fysica, milieu-ecologie en militaire wetenschap. Schottky-diodes met hoge afsnijfrequentie kunnen het mengen, detecteren en verdubbelen van terahertz-golven bij kamertemperatuur realiseren. Bovendien is de realisatie van een terahertz-circuit op een substraat met weinig verlies de basis van terahertz-technologie.

THZ golf is 10 THZ frequentiebereik van 0,1 T tot (in 3 mm golflengte tot 30 um) van het elektromagnetische spectrum, het tussen millimetergolf en infrarood licht, tot nu toe is nog niet volledig menselijke cognitie en gebruik van spectrumbron, is verwacht op communicatie zijn (breedbandcommunicatie, radar, elektronische tegenmaatregelen, elektromagnetische wapens brengen ingrijpende veranderingen aan, veiligheidsinspectie, enz.

Terahertz unieke eigenschappen voor communicatie (breedbandcommunicatie, radar, elektronische tegenmaatregelen, elektromagnetische wapens, astronomie, medische beeldvorming (geen markergenen van beeldvormend onderzoek, een cellulair niveau), niet-destructieve testen, veiligheidsinspectie (biochemisch onderzoek) en andere gebieden heeft de Door de hoge frequentie van terahertz is de ruimtelijke resolutie ook hoog en heeft deze ook een hoge tijdsresolutie vanwege de korte puls (in de orde van picoseconde) Terahertz-beeldvorming en terahertz-spectroscopie zijn twee sleuteltechnologieën voor terahertz-toepassingen Tegelijkertijd, omdat terahertz klein is in energie en materie niet vernietigt, heeft het een voordeel ten opzichte van röntgenstralen. Bovendien zijn vanwege de biologische macromoleculen trillings- en rotatiefrequentie resonantiefrequenties in THZ-golfband, dus de terahertz bij de selectie van voedingsmiddelen heeft de keuze voor fijne stammen en andere landbouw- en voedselverwerkende industrie een goede toepassing p rospect. De toepassing van terahertz is nog steeds in constante ontwikkeling en onderzoek en het enorme wetenschappelijke vooruitzicht wordt wereldwijd erkend.

Na meer dan een decennium van onderzoek heeft de internationale wetenschappelijke gemeenschap THz wetenschap en technologie erkend als een zeer belangrijke transversale grens. THz heeft een hoge ruimtelijke resolutie vanwege de hoge frequentie (golflengte is meer dan 1000 kleiner dan microgolven). Omdat de puls kort is (femtoseconde), heeft THz-straling een hoge temporele resolutie. THz-beeldvorming en THz-spectroscopie zijn twee sleuteltechnologieën in de THz-toepassing. Aan de andere kant is de energie van THz klein, het vernietigt de dingen niet, dus het heeft een groot voordeel ten opzichte van röntgenstralen.

Terahertz kan röntgenfoto's niet vervangen, maar het heeft enkele voordelen die röntgenstralen niet kunnen hebben. X-ray en echografie kunnen omtrek en staat van het object vinden, maar het kan de chemische eigenschappen van het object niet detecteren, niet in staat om het verschil tussen explosieven en drugs te onderscheiden, terahertz, echter, hebben het vermogen, de internationale strijd tegen het terrorisme is van grote betekenis. Terahertz heeft meer dan 50 van de honderden soorten explosieven en mijnen ontdekt die momenteel door mensen zijn uitgevonden. De nieuwste ontwikkeling is ongeveer 30 meter en terahertz kan het explosief nauwkeurig herkennen. Natuurlijk is 30 meter geen grote afstand, maar het is een waardevol bezit, uniek in vergelijking met andere veiligheidsmaatregelen.

Toekomstige terahertz zal de toepassingsscope van de volgende vier aspecten uitbreiden, één is de studie van de materiaaleigenschappen, vooral de lichte moleculen en halfgeleider, de kenmerken van hogetemperatuur supergeleideronderzoek is terahertz spectroscopie toepassingsgebied van een andere, de tweede is de THZ-afbeelding en ct beeldvormingstechnologie, drie is het onderzoek op het gebied van biologische wetenschappen en geneeskunde, waaronder van een diagnose van kanker tot genetische analyse, enz. De laatste studie wees uit dat mensen vaak koffie drinken als ze bepaalde medicijnen tegenkomen, het kan een "vergif worden" ", en het gebruik van terahertz-technologie, zal worden in de farmacologie, kanker vroege diagnose, enz., waarschijnlijk nieuwe doorbraak.

Nieuwe en krachtige nieuwe methoden van wetenschappelijk onderzoek

(1) THz-beeldvorming en THz-spectroscopie hebben extreem belangrijke toepassingen in de natuurkunde, scheikunde, biomedische wetenschap, astronomie, materiaalwetenschap en milieuwetenschappen.

(2) de THz-golfbeeldvorming kan niet alleen dienen als een soort speciale en effectieve probe, om grondig onderzoek te doen naar het materiaal binnen, over fysisch-chemische en biologische samenstelling, spectrale kenmerken, THz-markers, kwantuminteractieproces en andere belangrijke informatie.

Bijvoorbeeld: door gebruik te maken van het THz-onderzoek CdSe hoge tijdelijke resolutie optische quantumtransitieverschijnsel, onderzoek Ti02 nanometerrooster drager in het transportproces, en onderzoekscontrole atomen / moleculen geen stralingsquantumsprong, etc zijn belangrijke nieuwe resultaten bereikt. Grote successen zijn geboekt in THz-kwantumoptica, kwantumcomputerapplicaties en THz-straling van halfgeleiders onder sterke magnetische velden.

Gebruik sterk vermogen THz-straling kan het niet-lineaire inwendige materiaalproces van atomen en moleculen stimuleren, en dus kan hoogvermogen ultrakort gepulst THz de niet-lineaire eigenschap van het materiaal op moleculair niveau bestuderen.

(3) THz heeft ook belangrijke voordelen bij plasmadetectie. De ruimtelijke verdeling van dichtheid in hoge temperatuur en hoge dichtheid plasma kan worden gedetecteerd door THz-straling. THz valt op door toepassing in astronomisch onderzoek, wetenschappers op het zuidpoolstation hebben een mobiele astronomie opgezet, het gebruik van THz-telescopen merkte op dat veel belangrijke nieuwe sterren, om de oorsprong van het universum en de vorming van sterren te bestuderen, een belangrijke betekenis hebben, het is de moeite waard die begin 2005 in China vermeldde, vestigde ook een onderzoeksstation in Antarctica).

Deze technologie zal een belangrijke rol spelen bij het bevorderen van de ontwikkeling van de nationale economie

(1) de toepassing van THz in de biomedische wetenschap is zeer aantrekkelijk. Bij de diagnose en behandeling van huidkanker toont de detectie van DNA, de medische toepassing van de THz THz-beeldvormingsfout, THz toegepaste biochemie, medicijnanalyse en detectie, enz., Alle krachtige kenmerken en resultaten ervan.

THz biomoleculaire diagnosetechnologie kan worden vastgesteld op basis van de studie van eiwit- en genkenmerken.

Daarom kan het de ontwikkeling van moleculaire biologie enorm bevorderen en heeft het een groot toepassingspotentieel in medische behandeling en geneesmiddelenonderzoek en -identificatie.

(2) vanwege de rotatiefrequentie van de vibratie en biologische macromoleculen in de THz-golfband, en de THz-stralingstechnologie kan de belangrijke informatie van DNA extraheren, met als gevolg THz in planten, vooral de selectie van voedsel, de keuze van uitstekende stammen kan een belangrijke rol spelen. Kortom, terahertz-wetenschap en -technologie is van groot belang voor de landbouw, voedselverwerking en andere industrieën.

THz heeft brede toepassingen in de biogeneeskunde. De volgende afbeelding toont de diagnose en toepassing van huidkanker in THz.

(3) THz-straling kan in rook doordringen en toxische of schadelijke moleculen detecteren, zodat het een belangrijke rol kan spelen bij het monitoren en beschermen van het milieu. Het is gemeld dat THz-milieumonitoringapparatuur (2,5thz geproduceerd met behulp van CO2-lasers als pompbronnen) op ons satellieten is geïnstalleerd.

THz heeft unieke voordelen bij de toepassing van nationale veiligheid en antiterrorisme

(1) met behulp van de eigenschap dat THz stoffen kan binnendringen, hebben de Britten eerst de THz-camera ontwikkeld en getest op het gebied van veiligheidsinspectie op de luchthaven, met goede resultaten. In het bijzonder werkt ORNL samen met de universiteit van Tennessee aan het Through-wall-programma, dat deze beeldvorming gebruikt om informatie van buitenaf te krijgen. Vanzelfsprekend heeft deze techniek een grote waarde in de nationale veiligheid

Bovendien kan het gebruik van THz-spectroscopie geneesmiddelen snel en effectief detecteren en identificeren. De Verenigde Staten hebben projecten uitgevoerd, zoals het gebruik van THz-spectroscopie om post te controleren, inclusief de detectie van THz-chemicaliën en biologische producten.

(2) THz heeft ook een groot potentieel in radar- en communicatietoepassingen. Er bestaat geen twijfel over het enorme voordeel van THz in ruimtecommunicatie. THz's atmosferische venster is ook bestudeerd (figuur 6). THz radar heeft een speciale functie in anti-stealth. Het volgende rapport behandelt het probleem van THz-stralingsbronnen met een hoog vermogen, die zijn voorbereid voor THz-radar en andere. THz satellietbeeldvorming en communicatietechnologie kunnen belangrijke aandachtspunten zijn voor toekomstige machten.

(3) THz wordt gebruikt om mogelijk falen van de spaceshuttle te detecteren

Kort na de crash van de spaceshuttle Columbia werd een analyse van de oorzaken van de crash gepresenteerd op basis van videobeelden van de lancering van de spaceshuttle. Een Amerikaans laboratorium heeft experimenten uitgevoerd. De middenfrequentie van de THz-puls is lTHz en de bandbreedte is 3THz. Door middel van een aantal experimenten, met name de recente succesvolle detectie van de PAL ~ Ramp SOFI isolatieschuimlaag, kan de THz-puls effectief niet-destructieve inspectie van de spaceshuttle uitvoeren. Ons ruimtevaartprogramma zal zeker zo'n technologie nodig hebben.

THz wetenschap en technologie vormen de basis van een nieuwe generatie IT-industrie

(1) wetenschappers verwachten dat THz zeer concurrerend is in moderne IT-wetenschap, -technologie en -industrie zodra THz-stralingsbronnen en THz-detectietechnologieën zijn ontwikkeld. Deze wedstrijd is eigenlijk begonnen.

(2) met de ontwikkeling van THz wetenschap en technologie, zijn veel high-tech bedrijven geboren, bijvoorbeeld: het Britse Rultherford nationale laboratorium (Rutherford Appleton Lab (RAL)) en het Europese ruimteagentschap (ESA) in 2002, de uitvoerende macht Star Ti ger na het succes van het plan, het opzetten van een bedrijf ThruVision bedrijf, gespecialiseerd in het werk, de commercialisering van de THz beeldvorming ontwikkelde passieve THz-beeldvorming, heeft de volgende kenmerken: een. Passief vereist geen THz-bron; B. Real-time beeldvorming. De universiteit van Cambridge heeft TeraView Ltd uitgebracht, een high-tech bedrijf genaamd Spinoff. Bezig met de ontwikkeling van de THz-camera;

(3) Picometrix werd geïncubeerd aan de Universiteit van Michigen en Stanford University. Physicalscience Inc.; Calabazas Creek Res. Bedrijven zoals. Picometrix, gevestigd in Californië, heeft de opdracht om THz wetenschap en technologie over te dragen aan LABS van overheden en universiteiten zodat ze kunnen worden gebruikt voor onderzoekswerk.

(4) er zijn ook veel bedrijven in Japan, die zich bezighouden met onderzoek, ontwikkeling en commercialisering van THz-wetenschap en -technologie, inclusief de THz-bron met hoog vermogen. IT kan worden gezien dat een nieuwe generatie IT-industrie op basis van de wetenschap en technologie van THz geleidelijk aan vorm begint te krijgen.

De studie van THz-technologie zelf is een belangrijk onderwerp

Zoals het generatiemechanisme van verschillende THz-straling, propagatie en overdracht van ultrakorte puls THz, interactie tussen THz en materie, enz.

Hieronder staan enkele structurele blokdiagrammen van THz-beeldvorming en THz-spectrum. Een daarvan is een THZ-beeldblokdiagram van 150 micron dat is ontwikkeld door JPL. De ontwikkeling en toepassing van THz-beeldvorming en THz-spectrum is te zien in deze blokdiagrammen.

Tegelijkertijd kan ook zien dat om THz-beeldvorming vast te stellen en THz-spectrum moet onderzoeken welke THz-apparaten en componenten, zoals: THz-bronnen, THz-detectie, menging, THz-transmissie, resonantie, enz., Een volledig systeem vormen van THz-beeldvorming en THz-spectrum. In het volgende gedeelte zullen we deze apparaten en componenten bespreken.