太赫兹技术在果蔬快速检测设备中的应用分析

太赫兹技术在果蔬快速检测中有着独特的优势,而太赫兹辐射具有非常重要的科学研究和应用价值。首先分析了太赫兹光谱检测技术,包括太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术,接着分析了太赫兹技术在果蔬快速检测设备中的应用。太赫兹技术为果蔬快速检测提供了一种新的检测方法。     

太赫兹光谱和成像应用及展望

作为近年来颇受科技界和各国政府重视的一个新兴学科和技术领域,太赫兹辐射具有不同于其它波段电磁波的许多独特性质,因而在物理、化学、生物、材料、医学、农业、国防和军事等领域具有广阔的应用前景.结合国内外研究和应用的现状,本文概述了太赫兹时域光谱、太赫兹成像以及太赫兹技术在物理学、化学、生物学和天文领域的应用和机遇,供广大同行参考.     

利用太赫兹时域光谱系统检测水中污染物纯品

利用太赫兹时域光谱技术对22种水中污染物的纯品进行了检测,其中包括除草剂、化肥、塑化剂等。通过理论计算获得了上述样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。结果表面,2,4-二氯苯氧乙酸钠（2,4-D钠盐）和苯磺隆两种除草剂在太赫兹波段存在特征吸收峰,这些数据有利于应用太赫兹时域光谱技术对水中污染物进行检测和鉴别。     

基于太赫兹光谱技术的抗生素类药物检测研究

本文利用太赫兹时域光谱技术在室温下对几种在临床和人们日常生活中常用的抗生素类药物阿莫西林、青霉素钠、头孢氢氨苄和头孢拉丁进行了光谱测量,获得了四种物质在0.2-1.7THz波段的吸收谱和折射谱,发现这四种抗生素类药物在太赫兹波段均存在明显的特征吸收峰,可作为其在太赫兹波段的指纹谱用于药物分子识别。本研究表明,太赫兹时域光谱技术在常用抗生素类药物的物质鉴别及药品质量检查方面有着广泛的应用前景。     

虚拟仪器在太赫兹光谱系统中的应用

本文概述了太赫兹技术及其研究领域,并详细介绍了虚拟仪器在太赫兹光谱研究中的应用。基于虚拟仪器技术,我们实现了太赫兹时域光谱系统的自动化测量,并在同一软件系统中集成了太赫兹光谱数据的分析系统,为太赫兹光谱实验平台奠定了基础。     

低温条件下汽车发动机润滑油的太赫兹时域光谱研究

采用太赫兹时域光谱技术研究润滑油的低温性能。在自建的透射式太赫兹时域光谱系统上,检测几种润滑油在-40~0 ℃间的太赫兹时域谱,并通过对太赫兹时域谱的处理得到润滑油的吸收系数和折射率。结果表明,低温导致润滑油中烃类物质结晶析出,使得润滑油黏度增大并且丧失流动性;温度降低对润滑油的影响在太赫兹时域光谱图中表现为时间延迟增大,温度与时间延迟表现出一定规律性;温度降低导致润滑油折射率增大,吸收系数增大,折射率与温度变化也呈现出相关性。研究证明太赫兹时域光谱技术能十分有效地检测温度变化对润滑油的影响,可用于研究润滑油的低温性能。     

几种加氢裂化催化剂的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)方法,本文研究了几种Y型加氢裂化催化剂(NaY、ReY、USY和HY)在0.2-1.2THz频段的光谱特性.与此同时,对其中的NaY分子筛进行了加热处理,测量了其经过不同温度处理后的太赫兹时域光谱.通过快速傅里叶变换,分别得到了不同种类和不同温度处理后催化剂的太赫兹吸收谱和折射率谱.研究结果表明,太赫兹时域光谱技术既能用于催化剂的种类鉴别和性能表征,又能给出不同温度下催化剂本身内部结构变化对应的太赫兹光谱响应.本研究工作的展开,证明了太赫兹方法用于催化剂性质表征的可行性,对太赫兹技术在催化领域的应用具有一定的指导意义.     

太赫兹光谱和成像技术及其应用

介绍了太赫兹光谱和成像技术的有关方面，特别是基于飞秒激光的太赫兹辐射和探测技术，以及太赫兹光谱和成像技术在国家安全、材料诊断、无损检测和生物医学方面的应用。对于太赫兹技术存在的问题以及今后发展方向，作了简要的论述。     

基于太赫兹时域光谱系统的爆炸物识别

描述了太赫兹时域光谱系统的原理和组成,研制了太赫兹时域光谱(0.1~3THz)系统。介绍了太赫兹时域光谱技术在爆炸物识别方面的优势及其特点,提出了爆炸物识别的数学模型和方法。采用太赫兹时域光谱系统测试爆炸物样品的特征吸收光谱并将其作为标准模板,然后将爆炸物置于土壤、水泥和塑料障碍物后,采用太赫兹时域光谱系统得到穿透障碍物后爆炸物的特征吸收光谱,并将其与标准模板比对,从而实现爆炸物的隔物穿透识别。实验得到爆炸物RDX的特征吸收光谱,其特征频率为0.82,1.70和2.40THz。实验还对不同厚度和种类障碍物下爆炸物RDX、CL-20、LLM-105和FOX-1进行了实验测试,结果表明:穿透障碍物后爆炸物可识别的特征吸收光谱与标准模板匹配得很好,证明根据爆炸物特征吸收光谱实现爆炸物匹配识别的方法是可行的。基于文中提出的太赫兹时域光谱系统可进一步开展爆炸物残留痕量探测识别和隔物技术研究。     

液态一元醇的太赫兹时域光谱研究

太赫兹波可以与极性液体中的氢键网络产生强的相互作用,作用越强吸收越强。鉴于此性质,利用太赫兹时域光谱技术对甲醇、乙醇、正丙醇在0.1~1THz波段内的太赫兹光谱进行了检测,发现其吸收光谱随分子极性的差异有显著的区别,并从中提取出了一元醇的吸收系数、折射率、介电常数等光学参数。在此基础上还利用对样品介电常数敏感的微孔金属片,通过产生的共振峰漂移进一步对不同一元醇进行了检测,结果表明太赫兹光谱技术结合微结构器件在液态化学及生物样品检测方面有潜在的应用价值。     

太赫兹频段硅的光学特性研究

硅是常用的半导体材料,它作为信息时代的基石,一直都在材料领域占有很重要的地位.总结了硅在太赫兹频段的光学特性,得到了一些可靠的光学参数,为进一步研究基于硅衬底的THz光子器件奠定了基础.同时,本文还对硅在THz频段的应用前景进行了展望.     

爆炸性物质的太赫兹(THz)光谱分析

介绍了利用自由空间电光取样方法对爆炸性物质进行太赫兹（THz）频段的时间分辨光谱测量.得到了四种爆炸性材料的透射光谱,得出了它们在THz频段的光学特性.DNT（2,4-二硝基甲苯）在此频段有特征吸收峰,经过钝化的RDX（黑索今）在0.6-0.9THz之间吸收明显增强;而HMX（奥克托金）和TNT（2,4,6-三硝基甲苯）磷状结晶片对THz波的吸收较小,在0.4-1.2THz的频率范围内折射率不随频率发生显著改变.研究这四种常见的爆炸物特征谱线及在THz波段的光学参数,对于建立爆炸物材料THz波段指纹谱数据库和检测环境中危险物质,排除安全隐患具有重要意义.     

A diffraction-compensating 0-25 ns free space terahertz delay line for coherent quantum control

Free space delay lines provide pulses of variable time spacing for optical experiments such as pump-probe spectroscopy and coherent quantum control, including spin and photon echo techniques. However, in the terahertz region of the spectrum, beam divergence due to diffraction limits the useful length of traditional free space delay lines. We present a novel double-folded variable delay line for light in the frequency range 0.24-1.2 THz, which incorporates a symmetric arrangement of lenses whose spacing can be adjusted to compensate for diffraction at each delay. Scalable for use in other wavelength regimes, the design relays an input Gaussian beam waist to the output with up to 25 ns ( approximately 8 m) total delay and is enclosed in a desiccated volume of <0.5 m3. The delay line can deliver two or three pulses with relative amplitudes controlled via variable spacing silicon etalon beam splitters. Profiles of a 0.24 THz beam show good agreement with calculations at long delays, with insertion loss per delay stage of approximately 3 dB.     

A tapered parallel plate waveguide for frequency up-conversion of terahertz radiation

A tapered parallel plate waveguide was developed for frequency up-conversion experiments in the terahertz (THz) region by flash ionization. The element at the plasma-source-wave interaction area determines the conversion efficiency. It causes THz pulses to converge to a narrow plate separation, which is smaller than the wavelength. The waveguide exhibited good performance for transmitting p-polarized THz pulses in a 50 μm separation, making it suitable for flash ionization experiments.     

Measurement of optical-beat frequency in a photoconductive terahertz-wave generator using microwave higher harmonics

A new method for measuring optical-beat frequencies in the terahertz (THz) region using microwave higher harmonics is presented. A microwave signal was applied to the antenna gap of a photoconductive (PC) device emitting a continuous electromagnetic wave at about 1 THz by the photomixing technique. The microwave higher harmonics with THz frequencies are generated in the PC device owing to the nonlinearity of the biased photoconductance, which is briefly described in this article. Thirteen nearly periodic peaks in the photocurrent were observed when the microwave was swept from 16 to 20 GHz at a power of -48 dBm. The nearly periodic peaks are generated by the homodyne detection of the optical beat with the microwave higher harmonics when the frequency of the harmonics coincides with the optical-beat frequency. Each peak frequency and its peak width were determined by fitting a Gaussian function, and the order of microwave harmonics was determined using a coarse (i.e., lower resolution) measurement of the optical-beat frequency. By applying the Kalman algorithm to the peak frequencies of the higher harmonics and their standard deviations, the optical-beat frequency near 1 THz was estimated to be 1029.81 GHz with the standard deviation of 0.82 GHz. The proposed method is applicable to a conventional THz-wave generator with a photomixer.     

宽频太赫兹减反增透器件研究进展

介绍了国内外宽频太赫兹减反增透器件的研究进展以及在基于高阻硅衬底的聚苯乙烯上用热压印法制备出的一种减反结构。利用这一减反结构制备出的减反器件的透射率比传统的结构要增加近20%,在基于高阻硅衬底的高折射率纳米复合材料(TiO2-COP)上,经热压印后的减反器件在1.02THz处的透过率为64.9%。最后简要地介绍了太赫兹减反增透器件的实际应用。     

Hydrogen Network Fluctuations and the Microwave Dielectric Properties of Liquid Water

A short tutorial is given on interactions of water with electromagnetic fields, particularly in the microwave frequency range. Properties of the water molecule are sketched and attributes of the percolating tetrahedral hydrogen bond network of liquid water are presented. Characteristics in the polarization noise of liquid water are discussed and are related to the dielectric spectrum of water. The principal dielectric relaxation in the microwave region is represented by a Debye-type spectrum, the parameter values of which are given as a function of temperature in tabular form. At 19°C, as an example, the complex dielectric water spectrum is shown in an extended frequency range, also covering the near millimetre and submillimetre wave region up to 2 THz. A wait-and-switch model of dielectric relaxation, as suggested by computer simulation studies, is briefly outlined, in order to illustrate the mechanisms behind the hydrogen network fluctuations.     

太赫兹天线结构设计

太赫兹天线工作频率高(100 GHz~10 THz),加工、装配精度要求严苛,合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文中研制了一套工作在0.33 THz的太赫兹天线,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和互联以及天线装配,并根据使用环境,对天线结构进行了仿真和电性能测试。结果表明,整套天线满足刚强度等各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。