談到紅外光、激光和微波等技術(shù)，相信大多數(shù)人都有所了解。不過，知道太赫茲技術(shù)的人卻寥寥無幾了。早在2004年，美國首次提出太赫茲(THz，1012Hz)技術(shù)，并且被列為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一。 那么，太赫茲技術(shù)到底是什么?有何種魅力吸引全球科學(xué)家的關(guān)注?給人們的生活帶來哪些影響?帶著這一系列問題。 近日，本網(wǎng)記者獨(dú)家采訪了我國著名激光與非線性光學(xué)專家、中國科學(xué)院院士姚建銓及從事太赫茲技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究人員，揭開太赫茲技術(shù)的神秘面紗。

揭開太赫茲的神秘面紗?美國將其評(píng)為"改變未來世界的十大技術(shù)"之一

“太赫茲技術(shù),在光學(xué)領(lǐng)域有一個(gè)近年來為大眾所熟知的名字——遠(yuǎn)紅外線”。近日，中國科學(xué)院院士姚建銓在接受專訪時(shí)介紹，人類社會(huì)存在諸如電磁波、震動(dòng)波、伽馬射線、X射線等各式各樣的光波,而太赫茲波是人類迄今為止了解最少,開發(fā)最少的一個(gè)波段。

2004年,太赫茲(THz,1012 Hz)技術(shù)首次被美國提出,并且美國政府將太赫茲技術(shù)評(píng)為 “改變未來世界的十大技術(shù)”之一;2005年,日本更是將其列為“國家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首,舉全國之力進(jìn)行研發(fā)。太赫茲,因此成為本世紀(jì)最為重要的新興學(xué)科之一。

“太赫茲指的是電磁頻譜上頻率為0.1~10THz的輻射,波長范圍為0.03~3mm,介于無線電波和光波之間”。姚建銓院士表示,太赫茲波具有穿透性強(qiáng)、使用安全性高、定向性好、帶寬高等技術(shù)特性,由于太赫茲釋放的能量很小,不會(huì)在人體產(chǎn)生有害的光致電離。所以,相比X射線,太赫茲是一種更安全的安檢技術(shù)。

除此之外,姚建銓表示,因?yàn)樘掌澋拇┩改芰軓?qiáng),它不僅能探測到金屬,人體攜帶的非金屬、膠體、粉末、陶瓷、液體等危險(xiǎn)物品都能被系統(tǒng)識(shí)別,安檢的效率也大大提升了。目前太赫茲人體安檢儀器已經(jīng)在國內(nèi)外投入使用了。

太赫茲技術(shù)是極為重要的前沿技術(shù);可應(yīng)用于國防、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域

如果問伊拉克戰(zhàn)爭中美軍最怕的是什么,那答案肯定是路邊炸彈,防不勝防的路邊炸彈,成了駐伊美軍不寒而栗的“頭號(hào)殺手”,以至于讓美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)司令邁克爾·哈吉認(rèn)為:“這種相對(duì)低級(jí)的武器將成為未來戰(zhàn)爭的一個(gè)標(biāo)志。”

然而,太赫茲的“穿墻術(shù)”或許能夠扭轉(zhuǎn)這種局面。姚建銓院士介紹,它不僅能夠探測隱蔽在墻后的武器、偽裝埋伏的武裝人員,還能夠顯示沙塵或煙霧中的坦克、火炮等裝備,從而有效提高部隊(duì)巷戰(zhàn)能力。

不僅如此,太赫茲成像技術(shù)在塑料兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸藥和人體炸彈的檢測和識(shí)別上,更是“明察秋毫”,利用強(qiáng)太赫茲輻射照射路面,還可以遠(yuǎn)距離探測地下的雷場分布。

姚建銓院士介紹,除了軍用,太赫茲技術(shù)還可以應(yīng)用于國土安全、天文、醫(yī)療、通信、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域,因此成為當(dāng)前世界上一項(xiàng)極為重要的前沿技術(shù)。

國內(nèi)首先被應(yīng)用在安防領(lǐng)域;G20峰會(huì)太赫茲安檢儀連螞蟻都不放過

姚建銓院士認(rèn)為，正是因?yàn)樘掌澤渚€展現(xiàn)出的諸多優(yōu)越特性：包括能量低、對(duì)許多生物大分子表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸收和諧振、能夠以很小的衰減穿透物質(zhì)、信噪比很高、帶寬寬等，可以應(yīng)用于國防、安全、天文、醫(yī)療、科研等諸多領(lǐng)域，具有巨大的市場價(jià)值。

“為了加快安檢場所速率，使用太赫茲安檢儀，大約3秒時(shí)間就可以完成檢測”。北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司太赫茲項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人趙光貞博士在接受中國科技網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，相對(duì)于X光機(jī)安檢儀、還有主動(dòng)式毫米波安檢儀這些設(shè)備，太赫茲安檢儀主要是利用人體和物品不同的溫度差來檢測，整個(gè)過程太赫茲安檢儀不是向外輻射電磁波，而是只是被動(dòng)接收人體發(fā)射出的太赫茲波。因此是目前安檢領(lǐng)域最安全、有效的方式，對(duì)人體是沒有危害的。

也有媒體報(bào)道，太赫茲人體安檢儀的問世，標(biāo)志著我國在太赫茲安檢領(lǐng)域已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。尤其是成像技術(shù)，成像分辨率小于5毫米，即一個(gè)螞蟻大小的物體都能被辨識(shí)。未來可廣泛用于機(jī)場、海關(guān)、高鐵、地鐵等領(lǐng)域。

毫米波是否屬于太赫茲;太赫茲安檢技術(shù)與x射線安檢儀相比誰更安全...

“太赫茲安檢儀有被動(dòng)式和主動(dòng)式的區(qū)分,被動(dòng)的是檢測儀器接收物體自己發(fā)出來的波來進(jìn)行檢測,主動(dòng)式的需要發(fā)出太赫茲波看是否可以穿透或者反射回來。”。太赫茲項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人趙光貞博士介紹,毫米波比太赫茲的波段要低一些,波長長一些,太赫茲相對(duì)于毫米波,波長要短,頻率高,分辨率要高一些。所以毫米波主要是主動(dòng)式檢測,從毫米波源打出毫米波到人體或者被檢測物體上,然后再反射回來,機(jī)器接收反射回來的波。

兩者的差異:主動(dòng)式清晰度高一些,主動(dòng)太赫茲波,發(fā)射多少不好把握。被動(dòng)式,主要是看物體自己發(fā)出來的波,來進(jìn)行測量,這個(gè)簡單實(shí)用,清晰度也可以。

“太赫茲安檢儀與X射線安檢儀并不是一回事”。趙光貞博士介紹,X射線安檢儀,被檢測物體經(jīng)過它時(shí)候,它是有一個(gè)發(fā)射源。X射線頻率特別高,能量較強(qiáng),用它來做安檢,是穿透物體從另一端接收,是主動(dòng)式的。而被動(dòng)式太赫茲安檢儀,是接收被檢人員或者物體發(fā)射出的太赫茲波,這是兩個(gè)概念。

鑄就反恐新利器,讓炭疽病、毒品、爆炸物等無處藏身

如果沒有搜查許可,一般難以打開封裝的郵件進(jìn)行檢查,所以犯罪分子有時(shí)使用裝在厚紙袋內(nèi)的國際郵件來走私毒品和興奮劑。而利用太赫茲技術(shù)就可以讓這些隱身毒品無所遁形。

“太赫茲波是一種波長介于紅外線與微波之間的電磁波,能夠穿透塑料制品、衣物。”姚建銓院士介紹,前段時(shí)間恐怖分子給美國國會(huì)議員寫信,因?yàn)閾?dān)心信件里攜帶炭疽病菌,日本專門研發(fā)生產(chǎn)了幾十臺(tái)機(jī)器給美國郵電局用來檢查郵件,因?yàn)樘掌澕夹g(shù)不僅可以探測成像,而且還可以測量物質(zhì)成分的特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)多種物體的檢測,比如毒品、爆炸物。

姚建銓院士介紹,太赫茲波有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。由于太赫茲波所處的特殊電磁波譜的位置,它有很多優(yōu)越的特性,在材料分子的特殊光譜信息分析、材料與結(jié)構(gòu)的無損探傷及三維層析、違禁物品反恐檢查、生物組織的活體檢查、高精度保密雷達(dá)、衛(wèi)星間寬帶通信等方面的研究,在天體物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、光譜學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

隨著一系列新技術(shù)、新材料的發(fā)展,特別是超快技術(shù)的發(fā)展,使得獲得寬帶穩(wěn)定的脈沖太赫茲源成為一種準(zhǔn)常規(guī)技術(shù),太赫茲技術(shù)得以迅速發(fā)展,并在實(shí)際范圍內(nèi)掀起一股太赫茲研究熱潮。也必將成為改變未來世界的重要前沿科技。

關(guān)鍵詞： 太赫茲