第十章 太赫兹成像的军事应用
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颠覆未来作战的前沿技术系列之太赫兹技术太赫兹波泛指频率位于红外和微波之间、0.1~10THz波段内的电磁波,处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。
由于处于交叉过渡区,太赫兹波既不完全适合用光学理论来处理,也不完全适合用微波的理论来研究。
过去很长一段时间,太赫兹波段两侧的红外和微波技术的发展相对比较成熟,但是人们对太赫兹波段的认识仍然非常有限,形成了所谓的“太赫兹空白”。
近年来,太赫兹波以其独特的性能和广泛的应用而越来越受到世界各国的关注,已被国际科学界公认为是高科技领域的必争之地,其研究和应用对于未来作战与国家安全将具有重大的战略意义。
太赫兹波性能独特,蕴含巨大应用前景太赫兹技术之所以引起科学界广泛的关注,是由于太赫兹波频率上要高于微波,低于红外线;能量大小则在电子和光子之间,与其他频率的电磁波相比,具有很多独特的性质。
高穿透性,太赫兹波对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性,可对不透明物体进行透视成像,是X射线成像和超声波成像技术的有效互补;低能量性,太赫兹光子能量只是X射线光子能量的约1%,太赫兹辐射不会导致光致电离而破坏被检质,非常适用于针对人体或其他生物样品的检查;吸水性,水对太赫兹辐射有极强的吸收性,太赫兹波不易穿透含水物体;瞬态性,太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒数量级,通过取样测量技术,能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰;相干性,太赫兹的相干性源于其相干产生机制,能够直接测量电场的振幅和相位,从而方便提取样品的折射率、吸收系数、消光系数、介电常数等参数;指纹光谱,大多数极性分子和生物大分子的振动和转动能级间距都处在太赫兹波段,通过特有的光谱特征可以识别分子结构并分析物质成分,具有指纹般的惟一性,就像利用指纹可以识别不同的人一样,根据这些指纹谱,太赫兹光谱成像技术能够鉴别物体的组成成分。
太赫兹波的独特性能给通信、雷达、电子对抗、电磁武器、医学成像、安全检查等领域带来了深远的影响。
太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中,其广袤的科学前景为世界所公认。
太赫兹(Terahertz,缩写为THz)是频率单位, 1太赫兹等于1012赫兹。
太赫兹波是指频率0.1~10太赫兹、介于毫米波和红外线之间的电磁波。
太赫兹科学技术泛指直接研究和应用太赫兹波本身,以及利用太赫兹波研究开发的所有理论和应用,是一个非常重要、尚未开发的前沿领域。
太赫兹技术之所以具有特别的吸引力,是由于太赫兹辐射的如下特点:约50%的宇宙空间光子能量、大量星际分子的特征谱线在太赫兹范围内;大量有机分子转动和振动跃迁、半导体的子带和微带能量在太赫兹范围内;太赫兹辐射能穿透非金属和非极性材料,穿透烟雾和浮尘;太赫兹光子能量小,不会引起生物组织的光致电离。
因此,太赫兹技术在物体成像、环境监测、医疗诊断、射线天文、宽带通信、雷达等领域具有重大的科学价值和广阔的应用前景。
在世界范围,太赫兹辐射物理及其应用研究方兴未艾。
包括美国国防部、航空航天局在内,全世界已有100多个机构在从事相关研究,例如,日本政府把太赫兹技术确立为“国家支柱技术十大重点战略目标之首”予以支持。
由于信息化武器装备的工作频段逐步从微波及可见光区域向太赫兹波段延伸,太赫兹科学技术在军事上的重要性不言而喻。
谁优先掌握这一重要频段的相关技术,谁就有可能在军事上领先一个时代。
我们应该抓住太赫兹科学技术刚刚起步的机遇,不失时机地加速开展太赫兹领域的理太赫兹科学技术的军事应用张振伟 牧凯军 张存林论与应用研究,为我国的经济发展和国防建设做出贡献。
太赫兹波在军事上的优势太赫兹波的频率介于微波与红外之间,因此太赫兹系统兼顾电子学系统和光学系统的优势。
作为美国能源部的宣传页,从中可以一窥太赫兹技术的概貌。
电磁波谱图,注意太赫兹波段的位置。
一个尚待深入开发的频段资源,太赫兹波在军事上,尤其在雷达及目标识别、宽带通信、危险物探测和无损检测等方面具有潜在的应用前景。
在雷达及目标识别方面。
相对于微波,太赫兹波波长短、波束窄、方向性好,因此作用在目标上的功率密度高,成像的分辨率高,系统的体积小、易于实现空间功率合成。
太赫兹波在军事领域的应用研究太赫兹波是指频率在0.1THz-10THz(波长在30um至3000um之间)范围内的电磁波,其波段位于微波和红外光之间,属于远红外波段。
见图1。
图1.THz波在电磁波段中的位置20世纪80年代中期以前,由于缺乏有效产生和检测太赫兹波的方法,人们对该频段电磁辐射的性质的了解非常有限,因此其发展受到很大限制,应用潜能也未能得到充分发挥。
近20多年以来,电子激光器和超快技术的发展,为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源,使太赫兹辐射的产生机理、检测技术和应用技术的研究得到蓬勃发展。
太赫兹频段是一个非常具有科学价值但尚未开发的电磁辐射区域。
由于太赫兹的优良特性,其在军事领域的应用正一步步地被开发研究出来。
太赫兹波的性质太赫兹波的一系列独特的优越特性,主要是由它在电磁波谱中所处的特殊位置决定的,而这些优越特性又是其应用前景的基础。
其主要特点如下:(1)太赫兹波具有很高的时间和空间相干性。
太赫兹辐射是由相干电流驱动的偶极子振荡产生、或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频产生的,具有很高的时间和空间相干性。
现有的太赫兹检测技术可以直接测量振荡电磁场的振幅和位相。
(2)太赫兹波的光子能量低。
频率为1THz的电磁波的光子能量只有大约4.1meV,约为x射线光子能量的百万分之一,因此不会对生物组织产生有害的电离,适合于对生物组织进行活体检查。
如利用太赫兹时域谱技术研究酶的特性,进行DNA鉴别等。
(3)太赫兹辐射能以很小的衰减穿透如脂肪、碳板、布料、塑料等物质,因此可用于探测低浓度极化气体,适用于控制污染。
另外,太赫兹辐射可无损穿透墙壁、布料,可在某些特殊领域发挥作用;(4)室温下(300K左右),一般物体有热辐射,这一辐射大约对应6THz。
从宇宙大爆炸中产生的宇宙背景辐射有1/2都在光谱中的太赫兹部分。
(5)从GHz到太赫兹频段,许多有机分子表现出较强的吸收和色散特性,这是由分子旋转和震动的跃迁造成的。
太赫兹技术应用太赫兹技术是一种在电磁波谱中介于微波和红外光之间的频段,其频率介于300 GHz至3 THz之间。
近年来,太赫兹技术在各个领域的应用得到了广泛关注和研究。
本文将着重介绍太赫兹技术的应用,并分析其在医疗、安全、通信和材料科学等领域的重要作用。
一、医疗领域太赫兹技术在医疗领域中有广阔的前景。
其高分辨率、非破坏性、无辐射的特点使其成为医学图像处理和诊断领域中的有效工具。
太赫兹波能够穿透血肉,检测人体内部组织结构和细胞层次的变化,实现早期肿瘤等疾病的精确诊断。
同时,太赫兹技术还可以用于药物分析和药物输送系统的研究,为医学科学的进一步发展提供了新的方法和手段。
二、安全领域太赫兹技术在安全领域中有着广泛应用。
其具有高强度透射性和较强的物质识别能力,使其成为安全防范和探测领域的重要工具。
通过太赫兹技术可以实现对物体隐藏在衣物、纸张等物体中的非金属和低密度物质的探测。
这对于防止潜在的安全威胁和恶意行为具有重要意义,例如在机场、边境安全检查和大型活动中的应用。
三、通信领域太赫兹技术在通信领域中具有巨大的潜力。
由于其频率较高且受大气吸收较少的限制,太赫兹波成为实现高速、远距离无线通信的理想选择。
太赫兹通信技术可以有效解决微波通信和光纤通信之间的传输短板,实现更高的数据传输速度和更远的传输距离。
此外,太赫兹通信还可以应用于对隐蔽物体的探测和定位,具有潜在的军事和安全领域的应用前景。
四、材料科学领域太赫兹技术在材料科学领域中被广泛运用。
太赫兹波能够对物质的晶格结构、热力学性质和光学特性等进行精确测量和分析,为材料的设计、制备和性能研究提供了重要手段。
太赫兹技术对于金属、绝缘体、半导体等各种材料的研究都具有重要意义,并在材料加工、电子元器件等领域中有着广泛的应用。
总结:太赫兹技术作为一种新兴的前沿技术,具有广阔的应用前景。
在医疗、安全、通信和材料科学等领域,太赫兹技术已经取得了显著的成果,并被广泛应用于实际生产和科学研究中。
太赫兹技术可看穿墙壁让隐身兵器无所遁形近年来,有一种技术被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一,被日本列为“国家支柱十大重点战略目标”之首,那就是太赫兹技术。
太赫兹泛指频率在0.1~10太赫兹波段内的电磁波,处于宏观经典理论向微观量子理论、电子学向光子学的过渡区域。
频率上它要高于微波,低于红外线;能量大小则在电子和光子之间。
由于此交叉过渡区,既不完全适合用光学理论来处理,也不完全适合用微波的理论来研究。
所以,上世纪九十年代以前,一度被人“遗忘”,也因此被称为“太赫兹空白”。
当前,各国纷纷加快了针对这唯一没有获得充分研究波段的探索,掀起一股研究太赫兹的热潮。
那么,作为第五维战场空间的“拓展者”,太赫兹在军事领域具体有哪些应用?让我们走近一探究竟。
太赫兹成像远距离穿墙术,铸就反恐作战新利器如果问一下驻伊美军最怕的是什么,那答案肯定是路边炸弹,防不胜防的路边炸弹,成了驻伊美军不寒而栗的“头号杀手”,以至于让美国海军陆战队司令迈克尔·哈吉认为:“这种相对低级的武器将成为未来战争的一个标志。
”在美军撤离伊拉克之前路边炸弹造成的伤亡一度不绝于耳。
与此同时,不断发生的细菌邮件、包裹炸弹和自杀式袭击也令人神经紧绷。
似乎在传统威胁面前,高新技术也无能为力,事实真是如此吗?太赫兹的穿墙透视能力或许能够扭转这种被动局面。
太赫兹的频率很高、波长很短,具有很高的时域频谱信噪比,且在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少,可以穿透墙体对房屋内部进行扫描,是复杂战场环境下寻敌成像的理想技术。
未来城市及反恐作战中,借助太赫兹特有的“穿墙术”,可以对“墙后”物体进行三维立体成像,探测隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员和显示沙尘或烟雾中的坦克、火炮等装备,进而拨开战场迷雾。
另外,太赫兹成像技术在塑料凶器、陶瓷手枪、塑胶炸弹、流体炸药和人体炸弹的检测和识别上,更是“明察秋毫”,利用强太赫兹辐射照射路面,还可以远距离探测地下的雷场分布。
太赫兹技术及其应用概述太赫兹技术是一种新兴的射频技术,工作频段位于红外光和微波之间,频率范围在0.1THz到10THz之间。
由于太赫兹射频波的特殊性质,如穿透力强、无电离辐射、对人体无害等,使其在许多领域有着广泛的应用前景。
太赫兹技术的应用涉及很多领域,包括通信、无损检测、成像、安检等。
首先,太赫兹技术在通信领域有巨大的潜力。
由于太赫兹波的频率高,穿透力强,传输距离短,因此可以在通信中实现更高的数据传输速率。
太赫兹通信还可以用于室内定位、天线辨识等应用。
其次,太赫兹技术在无损检测领域有广泛的应用。
太赫兹波可以穿透很多非金属材料,如纸张、皮肤、塑料等,因此可以实现对隐藏在这些物质后面的物体的无损检测。
太赫兹技术在食品质量检测、药物检测、文物保护等领域有着广阔的应用前景。
太赫兹技术在成像领域也具有很大的优势。
由于太赫兹波可以穿透多种材料,可以在成像中实现对物体内部结构的观测。
因此,太赫兹成像技术可以应用于医学成像、安检成像等领域。
特别是在肿瘤检测方面,太赫兹成像具有不可替代的优势。
安检是太赫兹技术的另一个主要应用领域。
太赫兹波可以穿透衣物、纸张等材料,因此可以用于发现隐藏在衣物、包裹等物体中的危险物品,如爆炸物、毒品等。
与传统安检方法相比,太赫兹安检具有高效、无损、对人体无害等优势,因此在机场、火车站等场所有着广泛的应用前景。
太赫兹技术的发展还面临着一些挑战。
首先,太赫兹波在大气中的传输受到很大的限制,而且太赫兹器件比较昂贵,对于大规模应用而言仍然存在一定的困难。
其次,太赫兹信号的处理和分析技术还有待进一步研究和发展,以应对不同应用领域的需求。
总之,太赫兹技术是一种具有广泛应用前景的射频技术。
它在通信、无损检测、成像、安检等领域都具有重要的应用价值。
随着太赫兹技术的进一步发展和突破,相信它将会在更多的领域展现出其独特的优势,并为人类社会的进步和发展做出积极贡献。
太赫兹技术与应用
嘿,朋友们!今天咱来聊聊太赫兹技术与应用,这可真是个超级有趣又超级厉害的玩意儿!
你说太赫兹技术像啥呢?就好比是我们生活中的一把神奇钥匙,能打开好多好多以前想都想不到的大门。
先来说说它在安检方面的大作用吧!想象一下,以前安检的时候,是不是得又摸又搜的,麻烦不说,还可能会让人感觉不舒服。
但有了太赫兹技术就不一样啦!它就像一双超级厉害的眼睛,能快速又准确地看穿各种东西,什么危险物品都别想逃过它的法眼,而且还不会对人体造成伤害呢,这多牛啊!
在通信领域,太赫兹技术也是大显身手呢!它能让我们的信息传输速度像火箭一样快,以后下载个大电影啥的,可能就是眨眼的功夫。
这感觉,就好像是从慢悠悠的牛车一下子换成了超酷炫的跑车,那叫一个爽!
还有啊,在医疗领域,太赫兹技术也能帮上大忙呢!它可以更清楚地看到人体内部的情况,就像是给医生们配上了一副神奇的透视眼镜,能更早地发现疾病,让治疗变得更加及时和有效。
你看,太赫兹技术是不是到处都能发挥大作用啊!那它是怎么做到这些的呢?嘿嘿,这可就得靠那些聪明的科学家们不断地研究和探索啦!他们就像是一群勇敢的探险家,在太赫兹技术的世界里不断挖掘宝藏。
咱再想想,未来太赫兹技术还能给我们带来什么惊喜呢?会不会以后我们的手机都直接用太赫兹技术来传输信号啦?或者去医院检查,只需要用太赫兹设备照一照就能知道身体有没有问题?哎呀,真的好期待呀!
总之,太赫兹技术就是这么神奇,这么厉害!它就像是一颗正在冉冉升起的新星,照亮我们生活的各个角落。
让我们一起期待它给我们带来更多的惊喜和改变吧!这就是太赫兹技术,你说棒不棒!。
太赫兹技术的发展和应用近年来,太赫兹技术已经得到广泛的应用和研究,成为了一种新兴的技术体系。
太赫兹波长介于红外光和微波之间,频率从300 GHz到3 THz,是一种在人类眼中看不见,同时也无法被电子束和X射线穿透的电磁波辐射。
在这片茫茫太赫兹的海洋中,有着无数探索的可能性。
本文将详细探讨太赫兹技术的发展和应用。
一、太赫兹技术的发展太赫兹技术在近二十年前被首次应用于飞行安全检测,主要用于炸药、武器等危险品的检测,在保障飞行安全方面起到了重要作用。
太赫兹技术的发展受益于微电子技术和光电子技术的不断进步,特别是宽带宏观成像、高频微波技术和集成电路的进化,以及高能粒子加速器和光学脉冲技术的成熟应用。
自从太赫兹波段开始波动以来,太赫兹技术的应用已经非常广泛了,从基础科学到应用技术的转化,从传统的通信到测量探测和成像技术的创新等等。
太赫兹技术是一种新型的光源,可以产生高功率、高频率的射频波,从而在生物医学、工业和环境等领域都具有广泛的应用潜力。
二、太赫兹技术的应用1. 太赫兹成像技术太赫兹成像技术是近年来最具有发展潜力的领域之一。
这种技术通过捕获物体反射的太赫兹波信号来生成I mage。
因为太赫兹波是电磁波,所以它不会像X射线一样对一个物体造成伤害。
在医学上,太赫兹技术可以用于乳腺癌和皮肤癌的检测。
而在安检方面,太赫兹成像技术可以帮助安检人员检测隐藏在行李和行人的炸药、毒品等。
2. 太赫兹通信技术太赫兹通信技术利用太赫兹波的高带宽与低能量的特性,使得传输速度更快,同时能够避免电磁波对人体产生的危害。
在通信技术发展的道路上,太赫兹通信将会成为一种重要的创新,在工业、通信和军事领域发挥重要作用。
3. 太赫兹光纤通信技术目前,太赫兹波在光纤通信中的潜力正在被探索。
太赫兹光纤通信技术可以实现高速、长距离、低噪声的通信,并且不会受到电磁辐射或干扰。
太赫兹光纤通信技术还可以用于地下煤层气的探测,并用于地球物理探测和导航系统。
第十章太赫兹成像的军事用途
太赫兹成像技术在医学、国土安全和无损检测领域都能够发挥出它自己的积极影响。
同样在军事领域,太赫兹也有它独有的一面。
例如,宽频太赫兹雷达能够对目标物体进行高分辨率的三维成像,而且它还能从光谱数据中提取出目标物成分的详细信息;在陆、海、空、天,电磁五维战场中,太赫兹都可以对目标物进行对象识别。
10.1 太赫兹在军事领域的机遇
由于目前的太赫兹源以及相关的探测器的性能有限,再加上空气中的水汽对太赫兹的强吸收等等因素都会制约太赫兹到军事领域中的应用发展。
水分对太赫兹的强吸收作用可限制太赫兹在海平面上进行远距离探测。
在距海平面100米高的距离,标准大气对太赫兹波的吸收情况如图10-1所示。
虽然在1THz以下以及10THz以上的频率范围内都存有多个大气窗口,但是1-10THz之间的频率范围对于太赫兹波来说却是不透明的。
图10-1 太赫兹在距海平面100米处传播的透射比
因为水蒸气的密度会随着海拔的增高而急剧衰减,所以对于处在20000英尺高的高空中(或者更高的高度)飞行的飞行器来说,它们可以和几公里外的目标进行太赫兹通信,而且它们还能和太空中的航天器之间进行太赫兹通信,这样一来就可以利用太赫兹进行长距离通信,以及对空间物体进行远距离探测。
目前,军方所感兴趣的是太赫兹雷达的高分辨率成像,以及太赫兹被动成像系统。
因为与毫米波雷达相比,太赫兹雷达具有低仰角、高精度等特点,这使得
太赫兹雷达三维成像的分辨率要强于毫米波雷达。
而太赫兹潜在的最大应用价值则在于它的光谱分析能力,它根据材料的分子结构的共振吸收,可以获得构成材料的组织成分的一些相关信息,由此太赫兹可用来作目标物的识别,而这是其他远距离探测方法所难以做到的。
太赫兹脉冲的持续时间可以小于1ps,而其相应的脉宽也在0.3mm以下,所以太赫兹雷达可以探测到多组分目标的详细结构,其分辨率可以达到亚毫米量级。
同时根据太赫兹光谱对介电常数或吸收系数的灵敏性,用它可以来区分不同的物质材料。
另外,利用光谱响应还可以探测到隐藏在伪装物或稀疏的树叶之后的武器装备和武装人员,并将他们从背景中区分出来。
太赫兹技术同样在安全成像方面也有很大的优势,它可以对隐藏在衣物内的武器,炸药包进行成像,而且所呈图像的空间分辨率也很高,并且图像中还具有许多光谱细节。
同样太赫兹在探测、识别、跟踪大气中生化武器方面也有很大的应用价值。
毒气战剂独特的太赫兹化学信号(利用旋转谱线),以及声子激发的生物战剂,都可以利用高分辨率太赫兹光谱仪将其探测出来。
10.2 太赫兹在军事领域中的应用
10.2.1目标识别
太赫兹成像雷达可由可调谐脉冲的光学参量振荡器,反射光学系统以及外差探测器组成。
其中,反射光学系统的作用是校准发射光束和接收光束的,而探测器则是由肖特基二极管混频器和倍频毫米波源作本机振荡源。
太赫兹雷达可以根据目标物的光谱响应来对目标加以识别。
虽然太赫兹在大气中传输会受到相当大的影响,但是由于太赫兹调谐信号可以覆盖多个波段,所以它还是能够提供足够的信息来识别目标物的。
在海平面处,一个单脉冲太赫兹雷达对一个固态目标物进行探测,它所能探测的范围如表10-1所列。
当这个单脉冲太赫兹雷达工作在低PRF模式下时,光学参量振荡器所发出的每个脉冲的能量大约为20μJ,但如果它是工作在5000pps 的扫描成像模式下时,每个脉冲能量大约是0.5μJ。
假设探测器的噪音温度为9000K,如果将其应用在太空之中,那么天线耦合和外差混频的损耗至多能达到10dB。
对于散射效率为10%的随机分散目标来说,天线孔径为200mm,载波噪声比为15dB的便携式雷达,它的单脉冲探测的最大距离如表1所列。
表10-1标准大气中太赫兹单脉冲海平面可达的测距范围
频率(THz)
最大测距范围
能量=20μJ 能量=0.5μJ
0.34 1600 900
0.41 1000 600
0.66 650 450
0.83 340 230
在标准大气环境中,太赫兹单脉冲在海平面可以探测到1Km远的目标,尽管这个值随局部大气温度和湿度的变化会有很大的浮动。
但太赫兹单脉冲雷达仍然可以轻松的根据隐蔽目标的外形和光谱响应来对它识别。
在海拔高处,进行空对空通信或者是空对空感测也可以达到很远的距离。
由此利用太赫兹单脉冲在一个很长的距离范围内进行空对空通信和空对天通信是完全可以实现的。
10.2.2 目标响应
金属对太赫兹波反射很强,但是普通的聚合体如聚乙烯和聚酯对太赫兹波的衰减则很弱。
在频率小于1THz时,聚乙烯和聚苯乙烯的吸收系数远远小于1cm-1,如图10-2所示。
做衣服的布料对太赫兹的吸收系数在1-10cm-1的范围之间,如尼龙。
因此太赫兹是很容易能够透过衣物和薄的伪装物质的。
图10-2 聚合物对太赫兹的吸收
装甲车和飞行器表面通常会涂有抗反射(AR)涂层,以此来减少它们对微
波和红外的反射。
这种嵌在塑胶层的AR涂层对微波具有很强的吸收作用,但是它对太赫兹波的吸收却是很少。
利用太赫兹脉冲探测系统对嵌有偶极天线的塑料薄层进行探测,其结果如图10-3所示。
当用聚焦光束照射偶极天线时,大约有20-30%的光入射到了偶极天线之间,可用的最高频率则大约是 1.5THz。
但是当用一束宽光束照射偶极天线时,由于很强的散射作用,光束的损耗就会变得很大。
利用此项技术可以对嵌入的偶极子所处的位置,及其方位进行标注。
由此可知,AR涂层对太赫兹的吸收很小,所有我们可以得到涂层所覆盖的下层结构的反射信号。
图10-3 太赫兹在嵌有偶极天线的X波段AR涂层中的传输
10.2.3 毒气战剂和生物战剂的感测
复杂的有机分子(例如毒气战剂)在太赫兹波段有一个转动吸收光谱。
在实验室中用高分辨率的太赫兹光谱仪可以辨别出浓度为十亿分之一的气体。
这是因为在实验室的低压环境下,每个谱线都会各自分散开。
在常压下由于压力致宽作用,各条谱线会有重叠。
但是通过整个光谱包络仍然可以来区分各种气体。
常压下的沙林毒气和索曼毒气的光谱如图10-4所示。
图10-4常压下的沙林毒气和索曼毒气的太赫兹吸收光谱
大多数显著的光谱细节都落在了0.25-0.3THz这个波段,如果常压下并且在海平面可以测得这个波段中很长的传输通道。
因此窄带调谐脉冲源完全可以用来探测大气中的毒气,并且还可以标示出它们分布的空间区域和它们的活动情况。
如果在烟雾中要从反向散射体直接获得足够的信息,那么充足的脉冲能量是必不可少的。
但是配有回射器的遥控飞行器(RPVs)可以增强从相对微弱的源中获取的信号。
生物战剂(如炭疽)在太赫兹波段有明显的声子共振现象,这样就可以用类似上面所说的做法把它们鉴别出来,并且能标示出它们在大气中的散布范围。
光谱吸收测量法同样可以处理载物玻片上的细菌芽孢外被,处理结果显示有一个复杂的声子群共振,杆状菌的太赫兹光谱结构如图10-5所示。
与毒气战剂的分子光谱相比,细菌的光谱与其内部结构有关,所以细菌的光谱不易受外界环境的影像。
如果太赫兹的功率足够大,生物战剂的反向散射可以提供一个比较方便的办法,来标示出依靠风传播的毒气分布的全部区域。
这样就可以让战斗人员撤出这个毒气区或者是提醒他们能够穿上防护服。
图10-5载玻片上枯草杆菌芽孢外被的共振吸收谱
尽管由于大气的吸收作用限制了在地基太赫兹雷达成像系统的发展。
但是它仍有很多优势的,比如可成高空间分辨率的三维图像。
在频率等于或小于1THz 时,太赫兹可以透过衣物和伪装从而探测到隐蔽的武器和人员。
所以安全成像同样可以在近距离战场上使用。
太赫兹技术能从详尽的吸收谱数据中能探测出化学物质结构,这是它的一个主要的特征。
太赫兹能从合成物中识别出目标来这一独特的本领,使它可以对远距离的毒气战剂和生物战剂进行感测。