太赫兹科学与技术
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太赫兹波在生命科学中的应用研究太赫兹波(THz)是指频率介于0.1-10太赫兹之间的电磁波。
相比于其他波长的电磁辐射,太赫兹波具有更强的穿透力和更小的能量,同时也具备了更高的分辨率和特异性。
近年来,太赫兹技术在生命科学中的应用被广泛研究,涉及到了光谱学、成像学、生物物理学等多个领域,尤其是在肿瘤诊断、蛋白质结构解析、紫外线伤害等方面取得了重要进展。
一、光谱学太赫兹光谱学是研究太赫兹频段物质吸收、透射和反射等特性的学科。
太赫兹光谱学具有非侵入性、无辐射、无毒性等优点,可以研究生物大分子的结构、构象、电荷运动等方面的信息,并在药物筛选、疾病诊断等领域得到应用。
例如,利用太赫兹光谱学技术可以快速、准确地分析化合物中的多个有机酸、醇类化合物的含量和分布,还可以检测人体内的葡萄糖浓度,并对血糖异常、糖尿病等疾病进行早期诊断。
二、成像学太赫兹成像技术可以在不破坏样本的情况下,对样品的内部结构进行高分辨率成像,并对混浊液体、生物材料,甚至是活细胞进行成像。
与其他成像技术相比,太赫兹技术具有渗透深度更大、分辨率更高的特点,能够对细胞结构、分子组成、表面特性等进行全方位的扫描。
例如,通过太赫兹测量心肌细胞中水分子的活动情况,可以研究心肌细胞对水分子的吸收和排放能力,进而对心肌组织的功能进行评估和治疗。
同时,太赫兹成像技术也被广泛应用于肿瘤诊断、眼科医学等领域。
三、生物物理学生物物理学是研究生命现象的物理学科,其中涉及了生物大分子的结构、动力学、相互作用等方面。
太赫兹技术在生物物理学中的应用主要是基于其对生物大分子中谷氨酸、赖氨酸等烷基化基团的特异性探测和较高的分辨率,可以对生物大分子的二级结构、折叠特性等进行研究。
例如,太赫兹技术可以结合同位素标记技术,对蛋白质、核酸等生物大分子的动态折叠过程进行实时监测,为疾病防治提供基础数据。
总之,在生命科学中,太赫兹技术的应用研究已经成为一个前沿和热门的领域,随着技术的不断发展和创新,其在临床医学、药物研发、生物学基础研究等方面的应用前景也将不断扩大。
太赫兹技术及其在研究领域的应用摘要:简要介绍了太赫兹技术的国内外发展状况,由于太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置,其表现出优越的特性,太赫兹科学技术已成为本世纪最为重要的科技问题之一。
通过对太赫兹基础研究领域的分析,阐明了太赫兹波的作用机理及相关器件的发展。
太赫兹技术在成像、通讯、航空及生物医药等领域有着广阔的应用前景。
随着技术理论的不断发展及成熟,太赫兹技术必将对国民经济和国家安全产生重大影响。
关键词:太赫兹;太赫兹技术;基础研究;太赫兹应用Terahertz technology and its applications in researchfieldAbstract:The development of Terahertz technology at home and abroad is briefly summarized, and the special position of THz wave in electromagnetic spectrum, it shows the superior characteristic. So Terahertz Science and technology has become one of the most important scientific and technological problems in this century. Through the analysis of the THz basic research field, the mechanism of THz wave and the development of the related devices are elucidated. THz technology has broad application in imaging, communications, aviation and biomedical and other fields. With the development of technology theory, THz technology will have a great impact on national economy and national security.Key words:Terahertz; Terahertz technology; basic research; Terahertz application0 引言随着现代科学技术的迅猛发展、各国之间科技竞争的加剧及社会信息化进程的不断加快,高新技术越来越成为各个国家之间竞争力水平的标志。
改变未来世界的十大技术之一--太赫兹技术
王宏飞
【期刊名称】《全球科技经济瞭望》
【年(卷),期】2005(000)004
【摘要】@@ 何谓太赫兹辐射rn所谓太赫兹(THz)辐射或T射线,通常指的是波长在1~33毫米区间(300GHz~10THz)的电磁辐射,其波段位于微波和红外光之问相当宽范围的电磁辐射区域,等于10的12次方赫兹或1 万亿赫兹.
【总页数】5页(P60-64)
【作者】王宏飞
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.中国太赫兹科学仪器及前沿技术的首次交汇融合——“2012太赫兹科学仪器及前沿技术专题研讨会”会议纪要 [J], 刘玲;胡柏顺;赵国忠
2.《太赫兹科学与电子信息学报》编委会、中国兵工学会太赫兹应用技术专委会工作会与“太赫兹中的微纳科学技术”专题研讨会成功召开 [J],
3.迅猛发展的太赫兹科学技术暨2013第38届国际红外毫米波太赫兹会议报道[J], 张雅鑫;胡旻;刘頔威;刘盛纲
4.太赫兹:又一场"前沿革命"——该技术"空白领域"渐成热闪,将极大地改变人类生活 [J], 江世亮;邱德青;王禹
5.第一届全国太赫兹科学技术与应用学术交流会暨中国兵工学会太赫兹应用技术专委会2012年学术年会征文通知(第一轮通知) [J],
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太赫兹(THz)技术一、基本概念 (1)1. 太赫兹波 (1)2. 太赫兹波的特点 (1)二、国内外研究现状 (2)1. 美国 (3)2. 欧洲 (3)3. 亚洲 (3)三、太赫兹技术的应用 (4)1. 太赫兹雷达和成像 (4)2. 太赫兹通信 (5)3. 太赫兹安全检查 (6)4. 太赫兹无损检测 (7)5. 环境探测 (7)6. 生物医学 (8)7. 天文观测 (8)8. 材料特性的研究 (9)四、太赫兹技术的研究内容 (9)1. 太赫兹辐射源 (9)2. 太赫兹波段信号的探测 (10)3. 太赫兹功能器件 (10)五、我们能做些什么 (10)一、基本概念1.太赫兹波太赫兹(Terahertz)一词是弗莱明(Fleming)于1974年首次提出的,用来描述迈克尔逊干涉仪的光谱线频率范围。
太赫兹(THz, 1THz=1012Hz)频段是指频率从十分之几到十几太赫兹,介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。
THz波又被称为T射线,在频域上处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,在电子学向光子学的过渡区域。
长期以来由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法,对于该波段的了解有限,使得THz成为电磁波谱中最后一个未被全面研究的频率窗口,被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙”(Terahertz Gap)。
2.太赫兹波的特点THz波具有很多独特的性质。
从频谱上看,THz 辐射在电磁波谱中介于微波与红外辐射之间;在电子学领域, THz辐射被称为毫米波或亚毫米波;在光学领域,它又被称为远红外射线;从能量上看, THz波段的能量介于电子和光子之间。
THz的特殊电磁波谱位置赋予它很多优越的特性,有非常重要的学术价值和应用价值,得到了全世界各国研究人员的极大关注。
THz 波的频率范围处于电子学与光子学的交叉区域。
在长波方向,它与毫米波有重叠,在短波方向,它与红外线有重叠。
在频域上, THz处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。
太赫兹成像技术在无损检测中的实验研究 邸志刚;姚建铨;贾春荣;邴丕彬;杨鹏飞;徐小燕 【摘 要】Terahertz imaging is a technique which is under fast developing. In order to utilize it in nondestructive inspection,a novel THz imaging system, which based on continuous scanning system, is proposed. By experiment, the distinct images of different samples such as concealed coin or metal platelet with small holes are acquired. The result indicates that suspicious metal objects can be identified easily by this system. More important, the spatial resolution of this system is better than 0. 5 mm. So we can draw a conclusion that THz imaging can be applied in nondestructive inspection successfully.%太赫兹成像是一种新兴技术,为了将其应用在无损检测领域,提出了一种基于连续扫描的新型太赫兹成像系统.通过对隐藏的硬币和带小孔的金属板等样品进行检测,得到了清晰的图像.实验结果表明通过本成像系统可以对隐藏的金属样品进行鉴别,其空间分辨率低于0.5 mm.因而本系统可以成功地应用于无损检测.
【期刊名称】《激光与红外》 【年(卷),期】2011(041)010 【总页数】4页(P1163-1166) 【关键词】激光光学;太赫兹;太赫兹成像;无损检测;空间分辨率 【作 者】邸志刚;姚建铨;贾春荣;邴丕彬;杨鹏飞;徐小燕 【作者单位】天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息科学与技术重点实验室,天津大学,天津300072;河北联合大学电气工程学院,河北唐山063009;天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息科学与技术重点实验室,天津大学,天津300072;河北联合大学电气工程学院,河北唐山063009;天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息科学与技术重点实验室,天津大学,天津300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息科学与技术重点实验室,天津大学,天津300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息科学与技术重点实验室,天津大学,天津300072
太赫兹波的发射与接收技术太赫兹波是介于微波和红外线之间的电磁波,具有较高的频率和较短的波长。
近年来,太赫兹技术在通信、医学、材料科学等领域展示出巨大的潜力和应用前景。
太赫兹波的发射与接收技术对于太赫兹应用的性能和可靠性至关重要。
发射是太赫兹技术的基础之一。
太赫兹波的发射通常包括光伏探测发射和光学波形整形两种方式。
光伏探测发射是通过激光脉冲照射光伏探测器,产生太赫兹波,并通过集成电路脉冲调制实现波形的整形与调制。
而光学波形整形发射则是通过使用光学元件,如激光器和光调制器,对激光脉冲进行整形,进而生成太赫兹波。
这两种发射方式各有优势,可根据具体应用场景选择合适的方式。
接收技术是太赫兹技术中的关键环节。
目前,主要的太赫兹接收技术包括连续波混频接收和光学探测接收。
连续波混频接收技术是将太赫兹波和局部振荡器的信号混合,通过信号的频率变换来实现对太赫兹波的接收。
而光学探测接收技术则是通过利用太赫兹波与探测器之间的光电转换效应来接收太赫兹波。
这两种接收技术在不同场景下都能发挥优势,对于太赫兹波的接收具有较高的灵敏度和精确度。
太赫兹波的发射与接收技术在通信领域具有广阔的应用前景。
相比于微波和红外线,太赫兹波在透明材料中的传播特性更好,因此可用于高速无线通信和数据传输。
太赫兹通信技术的研究已经开始引起广泛关注,预计未来太赫兹通信将成为高速无线通信领域的重要技术之一。
在医学领域,太赫兹技术被应用于生物医学成像和诊断中。
由于太赫兹波对生物组织有较好的穿透性,可以实现对活体组织的高分辨率成像。
太赫兹波在病变组织与正常组织之间的波谱差异较大,通过太赫兹成像技术可以实现早期诊断和病变检测。
此外,太赫兹波在材料科学中也有重要的应用。
太赫兹波的频率可以涵盖物质的振动模式和电子能级跃迁,因此可以用于研究材料的光学、电子和声学性质。
太赫兹光谱技术可以帮助科学家们研究材料的结构、形变和相互作用,进而在材料科学和工程中提供指导和创新。