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中国科学院院士揭秘:改变世界的太赫兹技术到底有多牛?

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中国科学院院士揭秘:改变世界的太赫兹技术到底有多牛?

发布日期:2018-09-17 作者:绿韵 点击:

广东11选5开奖记录近日,科技日报记者采访了我国著名激光与非线性光学专家、中国科学院院士姚建铨及从事太赫兹技术相关领域的研究人员,揭开太赫兹技术的神秘面纱。



 太赫兹评为“改变未来的十大技术”之一 



“太赫兹技术,在光学领域有一个近年来为大众所熟知的名字——远红外线”。近日,中国科学院院士姚建铨在接受专访时介绍,人类社会存在诸如电磁波、震动波、伽马射线、X射线等各式各样的光波,而太赫兹波是人类迄今为止了解较少,开发少的一个波段。

  

2004年,太赫兹(THz,1012 Hz)技术首次被美国提出,并且美国政府将太赫兹技术评为 “改变未来的十大技术”之一;2005年,日本更是将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首,举全国之力进行研发。太赫兹,因此成为本世纪为重要的新兴学科之一。 

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“太赫兹指的是电磁频谱上频率为0。1~10THz的辐射,波长范围为0。03~3mm,介于无线电波和光波之间”。姚建铨院士表示,太赫兹波具有穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性,由于太赫兹释放的能量很小,不会在人体产生有害的光致电离。所以,相比X射线,太赫兹是一种更安全的安检技术。

  

除此之外,姚建铨表示,因为太赫兹的穿透能力很强,它不仅能探测到金属,人体携带的非金属、胶体、粉末、陶瓷、液体等危险物品都能被系统识别,安检的效率也大大提升了。目前太赫兹人体安检仪器已经在国内外投入使用了。

 


 兴起研究太赫兹波的潮流 



“什么是太赫兹波?赫兹是个频率单位,太赫兹指1012这个频率的电磁波,介于红外线和微波之间。以前于太赫兹波的自身特性以及缺乏有效的技术手段,人们对太赫兹波的认识、研究和应用是空白,现在兴起研究太赫兹波的潮流,是个前沿交叉领域。”在南方科技大学的校园中,张新海向记者介绍:“这些年为什么都要研究它?因为太赫兹波光子能量小,不会引起生物组织的电离,适合生物医学成像;因为它对非金属和非极性物质有高的透过性,可用于安全检查、无损检测;还有,有机体和生物大分子等物质在太赫兹波段有特征吸收谱,可用于爆炸物、毒品等危险物品的识别。”

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张新海(中)带领的团队在实验室合影


“典型的是安检。物品从检测机放入,乘客接受安检员手动检查,前者只能检测无机物,后者使用的只是金属探测器而已,假如谁携带一把陶瓷刀就检查不出了。太赫兹波做成的检测仪器,只要一次就可以检测清楚。再比如医学上,太赫兹波可以探测到直接代表生物大分子功能的空间构象且无害,为重大疾病诊断提供了更先进手段。”张新海说。




 G20峰会太赫兹安检仪连蚂蚁都不放过 



姚建铨院士认为,正是因为太赫兹射线展现出的诸多优越特性:包括能量低、对许多生物大分子表现出很强的吸收和谐振、能够以很小的衰减穿透物质、信噪比很高、带宽宽等,可以应用于国防、安全、天文、医疗、科研等诸多领域,具有巨大的市场价值。

  


广东11选5开奖记录“为了加快安检场所速率,使用太赫兹安检仪,大约3秒时间就可以完成检测”。北京航天易联科技发展有限公司太赫兹项目组负责人赵光贞博士在接受中国科技网记者采访时表示,相对于X光机安检仪、还有主动式毫米波安检仪这些设备,太赫兹安检仪主要是利用人体和物品不同的温度差来检测,整个过程太赫兹安检仪不是向外辐射电磁波,而是只是被动接收人体发射出的太赫兹波。因此是目前安检领域安全、有效的方式,对人体是没有危害的。

  

也有媒体报道,太赫兹人体安检仪的问世,标志着我国在太赫兹安检领域已达到国际领先水平。尤其是成像技术,成像分辨率小于5毫米,即一个蚂蚁大小的物体都能被辨识。未来可广泛用于机场、海关、高铁、地铁等领域。



铸就反恐新利器,让毒品、爆炸物等无处藏身


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如果没有搜查许可,一般难以打开封装的邮件进行检查,所以犯罪分子有时使用装在厚纸袋内的国际邮件来走私毒品和兴奋剂。而利用太赫兹技术就可以让这些隐身毒品无所遁形。


“太赫兹波是一种波长介于红外线与微波之间的电磁波,能够穿透塑料制品、衣物。”姚建铨院士介绍,前段时间恐怖分子给美国国会议员写信,因为担心信件里携带炭疽病菌,日本专门研发生产了几十台机器给美国邮电局用来检查邮件,因为太赫兹技术不仅可以探测成像,而且还可以测量物质成分的特性,实现对多种物体的检测。



 太赫兹技术科应用于国防、医疗等诸多领域 


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姚建铨院士介绍,太赫兹波有信噪比、稳定性、相干性等具有其他电磁波无法比拟的特点。因此,在微观领域,太赫兹波技术将提供新的科学方法,以解释生物大分子之间、细胞之间的相互作用物质规律;在宏观层面,该技术则将为疾病诊断、治疗、评估、监测和预警以及后续药物的研发生产带来革命性的冲击。

太赫兹生物医学研究已成为国际生命科学研究的热点。姚建铨指出,亟待突破的科学问题包括,太赫兹波与生物大分子相互作用及机理,特定组织和细胞对太赫兹波作用的生物效应以及生物医学应用中的太赫兹关键技术和仪器设备等。

广东11选5开奖记录随着一系列新技术、新材料的发展,特别是超快技术的发展,使得获得宽带稳定的脉冲太赫兹源成为一种准常规技术,太赫兹技术得以迅速发展,并在实际范围内掀起一股太赫兹研究热潮,也必将成为改变未来的重要前沿科技。


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