Tecnologia Terahertz e sua aplicação

T-ray é uma técnica que usa as ondas terahertz, a chamada ciência terahertz, para estudar um segmento de uma onda z elétrica que pode "ver através" muito. Mais de 100 anos atrás, terahertz foi mencionado na astronomia infravermelha, mas raramente foi tocado em pesquisas científicas e assuntos civis. No microondas, luz visível e tecnologia de infravermelho é amplamente utilizado, a principal razão para o desenvolvimento de terahertz atraso reside na falta de detector e fonte, até os últimos 10 anos, com a melhoria dos métodos de pesquisa, as pessoas na pesquisa deste campo tem um desenvolvimento maior. Atualmente, o estudo de terahertz se desenvolveu em um novo campo, e o estudo de terahertz cresceu de três unidades há 20 anos para mais de 200 unidades em todo o mundo.

As ondas Terahertz são ondas eletromagnéticas com freqüências que variam de 0,1 a 10 Hz. Tem muitas propriedades notáveis e é avaliado pelos Estados Unidos como uma das "10 principais tecnologias que mudarão o mundo do futuro". A espectroscopia de Terahertz, imagens terahertz e comunicação terahertz são as três principais direções de pesquisa. Tem aplicações importantes em muitos campos científicos, tais como inspeção de segurança, detecção não destrutiva, astrofísica, biologia, medicina, física atmosférica, ecologia ambiental e ciência militar. O diodo Schottky com alta frequência de corte pode realizar a mistura, detecção e duplicação de ondas terahertz à temperatura ambiente. Além disso, a realização do circuito terahertz em substrato de baixa perda é a base da tecnologia terahertz.

Onda THZ é 10 THZ faixa de freqüência de 0,1 T para (em 3 mm de comprimento de onda a 30 um) do espectro eletromagnético, entre milímetro e luz infravermelha, até agora ainda não foi totalmente cognição humana e utilização de recursos do espectro, é esperado estar em comunicação (comunicações de banda larga, radar, contramedidas eletrônicas, armas eletromagnéticas trazem mudanças profundas, inspeção de segurança, etc.

Terahertz propriedades únicas de comunicação (comunicações de banda larga, radar, contramedidas eletrônicas, armas eletromagnéticas, astronomia, imagens médicas (sem marcadores de exame de imagem, um nível celular), testes não destrutivos, inspeção de segurança (exame bioquímico), e outros campos trouxe o Devido à alta freqüência de terahertz, sua resolução espacial também é alta.Tem também uma alta resolução de tempo por causa de seu pulso curto (na ordem de picossegundos) .As imagens de Terahertz e a espectroscopia terahertz são duas tecnologias-chave para aplicações terahertz Ao mesmo tempo, porque o terahertz é pequeno em energia e não destrói a matéria, tem uma vantagem sobre os raios X. Além disso, devido às macromoléculas biológicas, as freqüências de ressonância de vibração e freqüência de rotação estão na faixa de onda THZ, então o terahertz na seleção de alimentos, a escolha de cepas finas e outras indústrias agrícolas e de processamento de alimentos tem uma boa aplicação p rospect. A aplicação do terahertz ainda está em constante desenvolvimento e pesquisa, e sua vasta perspectiva científica é reconhecida mundialmente.

Após mais de uma década de pesquisa, a comunidade científica internacional reconheceu a ciência e a tecnologia como uma fronteira transversal muito importante. THz tem uma alta resolução espacial por causa de sua alta freqüência (o comprimento de onda é mais do que 1000 menor que o microondas). Como o pulso é curto (femtossegundo), a radiação THz tem uma alta resolução temporal. THz imaging e espectroscopia THz são duas tecnologias-chave na aplicação THz. Por outro lado, a energia de THz é pequena, não destrói as coisas, por isso tem uma grande vantagem sobre os raios-x.

Terahertz não pode substituir os raios-x, mas tem algumas vantagens que os raios-x não podem. Raio-X e ultra-som pode encontrar contorno e estado do objeto, mas não pode detectar as propriedades químicas do objeto, incapaz de distinguir a diferença entre explosivos e drogas, terahertz, no entanto, ter a capacidade, a luta internacional contra o terrorismo é de grande significado. Terahertz identificou mais de 50 das centenas de tipos de explosivos e minas atualmente inventados por humanos. O desenvolvimento mais recente é de cerca de 30 metros, e terahertz é capaz de detectar o explosivo com precisão. Claro, 30 metros não é uma grande distância, mas é um recurso valioso, único em comparação com outras medidas de segurança.

Futuro terahertz irá expandir o escopo de aplicação dos seguintes quatro aspectos, um é o estudo das propriedades do material, especialmente as moléculas de luz e semicondutores, as características de pesquisa supercondutor de alta temperatura é terahertz campo de aplicação espectroscopia de outro, o segundo é a imagem THZ e ct tecnologia de imagem, três é a pesquisa no campo da ciência biológica e medicina, incluindo a partir de um diagnóstico de câncer para análise genética, etc. O último estudo descobriu que as pessoas muitas vezes bebem café se encontrar com certas drogas, pode se tornar um "veneno ", e o uso da tecnologia terahertz, será em farmacologia, diagnóstico precoce do câncer, etc., provável novo avanço.

Novos e poderosos novos métodos de pesquisa científica

(1) A espectroscopia de imagem e THz tem aplicações extremamente importantes em física, química, ciências biomédicas, astronomia, ciência dos materiais e ciências ambientais.

(2) não só pode a imagem de ondas THz e pode servir como uma espécie de sonda especial e eficaz, para realizar a pesquisa completa para o material dentro, sobre composição físico-química e biológica, características espectrais, marcadores THz, processo de interação quântica, e outras informações importantes.

Por exemplo: usando a pesquisa THz CdSe fenômeno de transição quântica óptica de alta resolução temporal, pesquisa Ti02 portador de rede nanométrica no processo de transporte e controle de pesquisa átomos / moléculas sem salto quântico de radiação, etc são importantes novos resultados foram alcançados. Grandes conquistas foram feitas em termos de óptica quântica, aplicações quânticas de computador e radiação THz de semicondutores sob fortes campos magnéticos.

Uso de energia forte A radiação TH pode estimular o processo de dinâmica não linear de material interno de átomos e moléculas, e assim a energia pulsada ultracurta de alta potência pode estudar a característica não linear do material no nível molecular.

(3) THz também tem vantagens importantes na detecção de plasma. A distribuição espacial da densidade em alta temperatura e plasma de alta densidade pode ser detectada pela radiação THz. THz se destaca aplicação em pesquisa astronômica, os cientistas da estação do Pólo Sul montaram um astronômico móvel, usando telescópios THz observou que muitas estrelas novas importantes, para estudar a origem do universo e a formação de estrelas tem um significado importante, vale a pena mencionando no início de 2005 na China, também estabeleceu uma estação de pesquisa na Antártida).

THz tecnologia vai desempenhar um papel importante na promoção do desenvolvimento da economia nacional

(1) a aplicação de THz na ciência biomédica é muito atraente. No diagnóstico e tratamento do câncer de pele, a detecção do DNA, a aplicação médica da falha de imagem THz THz, aplicação de bioquímica, análise e detecção de drogas, etc., mostra seus poderosos recursos e resultados.

Essa tecnologia de diagnóstico biomolecular pode ser estabelecida com base no estudo de características proteicas e genéticas.

Portanto, pode promover grandemente o desenvolvimento da biologia molecular, e tem uma grande perspectiva de aplicação no tratamento médico e pesquisa e identificação de medicamentos.

(2) devido à frequência de rotação da vibração e macromoléculas biológicas na banda de ondas THz, e a tecnologia de radiação THz pode extrair as informações importantes do DNA, como resultado, THz em plantas, especialmente a seleção de alimentos, a escolha de excelentes cepas pode desempenhar um papel importante. Em uma palavra, terahertz ciência e tecnologia é de grande importância para a agricultura, processamento de alimentos e outras indústrias.

THz tem amplas aplicações em biomedicina. A figura a seguir mostra o diagnóstico e a aplicação do câncer de pele em THz.

(3) A radiação TH pode penetrar na fumaça e detectar moléculas tóxicas ou prejudiciais, para que possa desempenhar um papel importante no monitoramento e proteção ambiental. É relatado que THz equipamentos de monitoramento ambiental (2,5 thz produzido usando lasers de CO2 como fontes de bomba) foi instalado em nós satélites.

THz tem vantagens únicas na aplicação da segurança nacional e anti-terrorismo

(1) usando a propriedade que THz pode penetrar substâncias, os britânicos primeiro desenvolveu a câmera THz e foi testado no campo da inspeção de segurança do aeroporto, com bons resultados. Em particular, o ORNL está trabalhando com a universidade do Tennessee no Programa Through wall, que usa imagens para obter informações de fora. Obviamente, essa técnica tem valor importante na segurança nacional

Além disso, o uso da espectroscopia THz pode rapidamente e efetivamente detectar e identificar drogas. Os Estados Unidos realizaram projetos como o uso de espectroscopia THz para checar e-mails, incluindo a detecção de produtos químicos e biológicos THz.

(2) THz também tem grande potencial em aplicações de radar e comunicações. Não há dúvida sobre a enorme vantagem da THz nas comunicações espaciais. A janela atmosférica do THz também foi estudada (figura 6). O radar THz tem uma função especial em anti-stealth. O seguinte relatório aborda o problema das fontes de radiação THz de alta potência, que são preparadas para o radar THz e outros. Essa tecnologia de imagens espaciais e de comunicações por satélite pode ser uma área importante de preocupação para futuros poderes.

(3) THz é usado para detectar possível falha do ônibus espacial

Logo após a queda do ônibus espacial Columbia, uma análise das causas do acidente foi apresentada com base em imagens de vídeo do lançamento do ônibus espacial. Um laboratório americano realizou experimentos. A frequência central do pulso THz é de lTHz e a largura de banda é 3THz. Através de vários experimentos, especialmente a recente detecção bem-sucedida da camada de espuma de isolamento PAL ~ Ramp SOFI, o pulso THz pode efetivamente inspecionar de maneira não destrutiva o ônibus espacial. Nosso programa espacial certamente precisará dessa tecnologia.

THz ciência e tecnologia é a base de uma nova geração de indústria de TI

(1) os cientistas esperam que a THz seja altamente competitiva na moderna ciência, tecnologia e indústria de TI, uma vez que as fontes de radiação THz e as tecnologias de detecção THz são desenvolvidas. Esta competição realmente começou.

(2) com o desenvolvimento da ciência e tecnologia THz, muitas empresas de alta tecnologia nasceram, por exemplo: o laboratório nacional britânico Rultherford (Rutherford Appleton Lab (RAL)) e a agência espacial européia (ESA) em 2002, o executivo Star Ti ger após o sucesso do plano, montou uma empresa ThruVision, especializada no trabalho, a comercialização da imagem THz passiva desenvolveu imagens THz, tem as seguintes características: a. Passivo não requer a fonte THz; B. Imagem em tempo real. A universidade de Cambridge gerou a TeraView Ltd, uma empresa de alta tecnologia chamada Spinoff. Envolvido no desenvolvimento da câmera THz;

(3) Picometrix foi incubado na universidade de Michigen e na universidade de Stanford. Physicalscience Inc.; Calabazas Creek Res. Inc. Empresas como. Picometrix, com sede na Califórnia, é encarregado de "entregar THz ciência e tecnologia para o governo e universidade LABS para que eles possam ser usados para o trabalho de pesquisa".

(4) há também muitas empresas no Japão, que estão envolvidas na pesquisa, desenvolvimento e comercialização de ciência e tecnologia THz, incluindo a fonte THz de alta potência. TI pode ser visto que uma nova geração da indústria de TI baseada na ciência e tecnologia THz começou a tomar forma gradualmente.

O estudo da tecnologia THz em si é um assunto importante

Tal como o mecanismo de geração de várias radiações THz, propagação e transmissão de pulso ultra-curto THz, interação entre THz e matéria, etc.

Abaixo estão alguns diagramas de blocos estruturais de imagens THz e espectro THz. Um deles é um diagrama de blocos de imagem THz de 150 mícrons desenvolvido pelo JPL. O desenvolvimento e aplicação de imagens THz e espectro THz podem ser vistos a partir desses diagramas de blocos.

Ao mesmo tempo, também pode ver que, a fim de estabelecer imagens THz e espectro THz precisa estudar o que THz dispositivos e componentes, tais como: fontes THz, THz detecção, mistura, transmissão THz, ressonante, etc, para formar um sistema completo de imagem THz e espectro THz. Na próxima seção, discutiremos esses dispositivos e componentes.