太赫兹技术及其在防爆安检中应用的研究

本文简单介绍美国新泽西工学院（NJIT）当前在太赫兹探测隐藏炸药和生物制剂方面的研究。这项工作的很重要一部分是在化学工程系进行的，涉及反射或发射远红外扫描个人、物体或行李生成光谱图像的神经网络分析。   一、 THz基本知识?  什么是太赫兹（THz）？THz位于光谱的红外和微波波段之间，也称为远红外或亚毫波或T射线。（如图）  THz在NJIT的研究概况  1997-2001年，开发了各种THz源、探测器和成像技术。两名PhD学生毕业，发表9篇THz技术文献。   2000-2001年，开发了使用新THz成像方法学，提出探测炸药、化学和生物武器的概念。   2001年春天，向FAA提交了用THz检查货物的建议。   911事件之后，获得美国科学基金和美国陆军的资助。自2002年以来发表8篇文献，2个专利待批。   NJIT小组正在开发THz成像技术来远距离探测隐藏的炸药、化学/生物制剂。   开发技术/成像硬件；  开发图像分析。   与其他技术的比较  X射线、中子散射－－使用高能辐射；   损害生物学系统，例如损害DNA/组织；  允许暴露有限――用于人身检查更困难。   THz“非电离”低能辐射：   对生物组织没有损害；  根据THz“色彩”区分目标成分；  成像和“色彩”信息结合能够降低误报警率。  THz扫描炸药、化学/生物制剂的优缺点   优点：   1、THz能够通过大多数非金属材料传输：塑料、纸张、衣服；  2、THz给出目标的发射/反射光谱；   缺点：   1、金属因为能够反射THz，对THz是透明的；  2、水能够强烈地吸收THz，因此不能探测隐藏在人体内的炸药；   3、THz扫描器可能要与其他探测技术一起使用；  4、不属于法庭科学方法――寻找1cm2 大小的材料块。 Ab7hW(/  
二、 研究干涉测量成像的动机  THz数字摄像机对于THz成像十分理想；但是，客户数字摄像机要求1024×768个象素的成像阵列，即在阵列内有780，000个单独的探测器元。在THz范围内这么高的探测器密度在技术上是不可能的。因此，为了用THz成像，我们必须只用几个到几百的探测器元来生成图像。   可能的解决方案：干涉测量成像。  探测器与原点的跑离：d=ar0b(n-1)   指数距离确保探测器对的非－冗余间隔   66个探测器对的组合 oR}ir  
每个采集1°的数据旋转90° ulFU(%&  
在u－v平面内有66×90＝5940个点   估计的角分辨率  视场由各个探测器的视场或探测器的带宽V（THz）决定；角（空间）分辨率由探测器对之间的间隔（Bmeters）确定。  1m的基线阵列具有在100m处3cm的空间分辨率，货物单元或手持装置的尺寸类似烟雾探测器。  三、THz成像阵列的模拟  探测距离30m处的RDX .. }@yvw*c  
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