1602阅读
0回复

系统设计研究者获得太空材料的领先太赫兹图像

离线im286

UID ：38219

注册：2009-07-27
登录：2009-10-08
发帖：187
等级：仿真二级

0楼发表于: 2009-08-21 20:37:38

太空材料　　由于地面和空间环境有别，所以加工材料可利用的外界条件不同，空间实际上是人类所需要探索研究的新领域。利用特殊的空间资源，可以生产在地面上难以生产或生产效率很低的材料。微重力和超真空提供了制造纯度极高的大块半导体晶体的可能性。
　　单晶硅和砷化镓之类的半导体晶体是电子工业的基础。但地面上形成的半导体块很小，且由于对流的影响，晶体的纯度和均匀度都较差，使最后制成的集成电路块的某些电路失效。在太空微重力环境下，因未受对流的干扰，形成的半导体晶体不仅块大，而且均匀度极好，几乎是无瑕的。电子与计算机工业的迅速发展，对高性能大规模集成电路的需求日益增加，科学家们已把注意力集中到能够代表下一代器件材料的砷化镓上。这种材料具有开关速度高、功耗低、温度性能好、抗辐射性强并且具有能够发出相干光的优点。大量生产高质量的砷化镓看来只有在太空环境中才能实现。光学纤维作为信号载体已获得了日益广泛的应用。地面制的光纤存在着内应力的缺陷，杂质含量较大，从而对通信信号造成很大衰减。在地面上生产光学玻璃和陶瓷超导材料同样不能得到满意的结果。
　　在空间微重力环境下加工生产，通过改变材料成分和微结构，可以使其性能大为提高。微重力环境对防止晶化、消除杂质和损伤，以及在高温下加工和表面处理具有深远的意义。这些材料对于激光技术和激光器件、光学探测技术、红外发射器技术、光纤通信技术、超导技术的发展将产生巨大的积极影响。聚笨乙烯微球在校准电子显微镜和滤光板、医学诊断上有广泛用途。在地面上进行聚合反应时，由于存在沉积作用和形成乳状液现象，很难形成均匀的微球。而在太空环境中，直径小于2微米和大于40微米的聚笨乙烯微球很容易制造。
　　在太空中另一类重要的生产加工领域是合金和特种材料与产品。在微重力条件下利用混溶隙和汽相合金加工的方法，会形成新的合金结构和特性。在空间出现的凝固现象甚至还会改进合金系统的许多特性。在太空中还可以制造出性能优异的铸件、超薄薄膜、高纯材料、耐酸腐蚀材料、多性能材料（如可锻钨）等。太空工业化有可能使重要的高科技领域──材料科学发生革命性变化。

Waterloo大学系统设计工程学的Hamid Tizhoosh教授和他的学生Kav Houshmand在用于太空产业的合成材料上获得了前所未有的成功的太赫兹图像。“获得的图像是该材料诞生以来第一张太赫兹图像，并且为工业质量控制开辟了一条新的道路。”
太赫兹技术已经广泛的用于空间研究，比如NASA就将其与传统的X射线一起使用，来检查航天飞机Discovery的外部隔热泡沫层。
Tizhoosh解释道：“太赫兹射线位于微波射线与远红外光重叠的波段。太赫兹波，也称为T射线，具备了不同的特性。比如，它能够被水完全的吸收，能够在金属表面完全的被反射。很多其他的材料，比如纸张、木头和塑料，能够被太赫兹穿透。很多大分子的转动和振动频率就处于太赫兹范围，显著的太赫兹指纹能用于区分不同的材料。”
第一张图像（右图）反映了一个从复合材料面的太赫兹反射，第二张展示了相同材料上太赫兹的透射图像。“在反射模式中太赫兹将扫描材料的表面并且检测瑕疵，” Tizhoosh说道，“但是，采用很多其他的成像技术进行也是可能实现的。在传输模式中，太赫兹穿透材料并且提供了内部结构的信息。现存的技术比如X射线和超声波则有可能无法检测到一些内部的瑕疵。”
太赫兹技术的应用包括了安检（比如识别爆炸和危险物品），生物医学成像和太空材料质量控制。其优势是明显的：更好的质量控制意味着太空工业中更高质量更低风险的材料。
“但目前仍然有一项工作需要完成。”Tizhoosh说，“在其他改进中，太赫兹成像的灵敏度仍然有待提高。太赫兹相机能够用于检测至今无法检测到的瑕疵。”
他的研究同时也涉及了机器智能和电脑视窗，包括在乳腺癌和前列腺癌应用中的医学图像处理。在这项太空材料项目中，他与Troy, New York的太赫兹研究中心合作，同时得到了加拿大飞机制造商Pratt Whitney Canada的支持。这项研究结果将在Tizhoosh和他的团队再次证实其发现后，发表于2008年冬天。

基于小波变换的太赫兹图像识别
作者：韩煜;葛庆平;张存林;张亮亮;
摘要：太赫兹(THz)波对很多物质都有成像功能,可以侦测物质的化学 ..

未注册仅能浏览部分内容，查看全部内容及附件请先登录或注册

发帖回复