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激光太赫茲技術(shù)的應(yīng)用

激光太赫茲技術(shù)的應(yīng)用

  • 分類:應(yīng)用案例
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  • 來源:
  • 發(fā)布時間:2022-11-03 16:16
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【概要描述】什么是太赫茲 太赫茲波(簡稱太赫茲,THz)是指頻率在0.1 THz到10 THz范圍的電磁波,波長大概在0.03 mm至3 mm之間。介于紅外和微波之間。 太赫茲間隙 檢測領(lǐng)域應(yīng)用——太赫茲光譜儀的工作原理: 將太赫茲光源對樣本物體進行掃描,所有的材料會對特定的波長進行吸收,其余的會反射或者透射,就如同人眼會看到各種顏色一樣,當太赫茲脈沖照射樣本時,不同材料的樣本對太赫茲波的吸收與反射不同,所以可以根據(jù)不同的吸收或者反射圖譜區(qū)分無法用肉眼識別的同分異構(gòu)體材料。每一個材料對不同波段光波的吸收反射率均有不同,形成特定的不同光譜圖,這個光譜被稱之為材料特有的【指紋譜】 太赫茲激發(fā)源 目前能夠激發(fā)太赫茲波并完成光譜檢測的有兩種激發(fā)源——微波太赫茲和激光太赫茲 微波太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點: 優(yōu)點:由于產(chǎn)生微波的為電子器件,能夠在單一或者窄帶情況下輸出更大的功率,高信噪比的太赫茲源在對樣本進行檢測時可以更清晰的看到結(jié)果,不會被底噪干擾,在面對某些單一波長或者窄帶波吸收率超過80%甚至90%的情況下,提高輸出功率也可以得到信號反饋并實際觀測到響應(yīng)結(jié)果 缺點:由于微波能夠輸出的譜寬較窄,對于對象的可觀測范圍就比較小,只可以對單一材料進行識別反應(yīng),如果被檢測樣本對該波段無特異反映,當被檢體在窄帶檢測波范圍內(nèi)吸收反射率差異趨近于零而其他波段會有較大差異時,通過微波激發(fā)的太赫茲檢測圖形會出現(xiàn)波型完全一致,無法通過圖譜發(fā)現(xiàn)差異的結(jié)果。 激光太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點: 激光激發(fā)太赫茲光源能夠輸出一個比較寬的光譜范圍,能夠在更大范圍內(nèi)更準確的對被掃體的【指紋譜】進行識別,分辨率更高,更準確,泛用性更強,能夠清晰的識別多種不同材料的【指紋譜】并可以進行橫向?qū)Ρ取? 缺點也很明顯,由于需要兼顧多波段同時輸出,激光太赫茲激發(fā)源并不能夠達到微波最大等級的輸出功率,這導致在檢測過程中,激光太赫茲波在對某一種材料對特定波長吸收率較高的情況下,回饋的光信號可能會被淹沒在底噪當中難以被識別。 P.s:激光激發(fā)太赫茲波段與微波波段并不是一個頻段,在應(yīng)用領(lǐng)域中也各有不同,激光激發(fā)的太赫茲波無法完全實現(xiàn)對微波電子激發(fā)太赫茲波的替換。 實際使用激光太赫茲的實驗記錄: 根據(jù)中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室于2020年4月發(fā)布的【基于太赫茲時域光譜技術(shù)的黃酮類化合物研究】文章中提到的太赫茲光譜儀相關(guān)實驗: 上面8張圖譜是8種常見的黃酮類化合物;黃芩素,槲皮素,柚皮素,大豆素,黃芩苷,葛根素,染料木素和天麻素。樣品純度均大于99%,并購買于同一批次。實驗樣品制備采用粉末壓片法,濃度為66.7%,厚度為1mm的薄片。 從圖中可以看出,雖然這些黃酮類物質(zhì)具有相似的分子結(jié)構(gòu),但每種物質(zhì)在太赫茲波段都有明顯不同的特征吸收峰,體現(xiàn)了太赫茲對生物分子的指紋譜特性。因此,可以通過太赫茲吸收譜對黃酮類物質(zhì)進行種類鑒別。定性鑒別 ? ? 銦尼鐳斯的太赫茲激發(fā)源 針對于檢測物品的【指紋普】這一應(yīng)用,銦尼鐳斯基于Er-100Hi激光器,結(jié)合異步鎖定系統(tǒng),配合太赫茲天線,組成了實驗室中的激光器太赫茲檢測系統(tǒng)。 光源主體FDEr-100 異步鎖定拍頻部分Er -100Hi FDEr-100技術(shù)指標: 序號 參數(shù) 單位 技術(shù)指標 1 中心波長 nm 1560/780±20 2 重復頻率 MHz 100±0.1 3 重復頻率可調(diào)范圍 -- PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試 4 脈沖寬度780nm fs ≤100fs@780nm≤90fs@1560nm 5 輸出功率 mW ≥100@780≥400@1560 6 輸出方式 —— 空間光 Er -100Hi技術(shù)指標 序號 參數(shù) 單位 技術(shù)指標 1 中心波長 nm 1560±20 2 重復頻率 MHz 100±0.1 3 重復頻率可調(diào)范圍 -- PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試 4 脈沖寬度780nm fs ≤100 5 輸出功率 mW ≥200 6 輸出方式 —— 空間光 / 光纖耦合 性能安裝指標: 序號 項目 單位 技術(shù)指標 1 工作溫度 °C 22±4 2 工作濕度 % ≤55 3 電氣連接 AC V 220 ? 最大功率 W ? ? 冷卻方式 —— 風冷 目前,我司已經(jīng)與首都師范大學張村林教授團隊合作開發(fā),搭建太赫茲光譜儀檢測系統(tǒng)。隨著工程化的一步步深入,我們相信在不久的將來,該系統(tǒng)會在藥品,食品成分檢測中發(fā)揮重要作用。

激光太赫茲技術(shù)的應(yīng)用

【概要描述】什么是太赫茲

太赫茲波(簡稱太赫茲,THz)是指頻率在0.1 THz到10 THz范圍的電磁波,波長大概在0.03 mm至3 mm之間。介于紅外和微波之間。




太赫茲間隙


檢測領(lǐng)域應(yīng)用——太赫茲光譜儀的工作原理:

將太赫茲光源對樣本物體進行掃描,所有的材料會對特定的波長進行吸收,其余的會反射或者透射,就如同人眼會看到各種顏色一樣,當太赫茲脈沖照射樣本時,不同材料的樣本對太赫茲波的吸收與反射不同,所以可以根據(jù)不同的吸收或者反射圖譜區(qū)分無法用肉眼識別的同分異構(gòu)體材料。每一個材料對不同波段光波的吸收反射率均有不同,形成特定的不同光譜圖,這個光譜被稱之為材料特有的【指紋譜】

太赫茲激發(fā)源

目前能夠激發(fā)太赫茲波并完成光譜檢測的有兩種激發(fā)源——微波太赫茲和激光太赫茲

微波太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點:

優(yōu)點:由于產(chǎn)生微波的為電子器件,能夠在單一或者窄帶情況下輸出更大的功率,高信噪比的太赫茲源在對樣本進行檢測時可以更清晰的看到結(jié)果,不會被底噪干擾,在面對某些單一波長或者窄帶波吸收率超過80%甚至90%的情況下,提高輸出功率也可以得到信號反饋并實際觀測到響應(yīng)結(jié)果

缺點:由于微波能夠輸出的譜寬較窄,對于對象的可觀測范圍就比較小,只可以對單一材料進行識別反應(yīng),如果被檢測樣本對該波段無特異反映,當被檢體在窄帶檢測波范圍內(nèi)吸收反射率差異趨近于零而其他波段會有較大差異時,通過微波激發(fā)的太赫茲檢測圖形會出現(xiàn)波型完全一致,無法通過圖譜發(fā)現(xiàn)差異的結(jié)果。

激光太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點:

激光激發(fā)太赫茲光源能夠輸出一個比較寬的光譜范圍,能夠在更大范圍內(nèi)更準確的對被掃體的【指紋譜】進行識別,分辨率更高,更準確,泛用性更強,能夠清晰的識別多種不同材料的【指紋譜】并可以進行橫向?qū)Ρ取?br/>
缺點也很明顯,由于需要兼顧多波段同時輸出,激光太赫茲激發(fā)源并不能夠達到微波最大等級的輸出功率,這導致在檢測過程中,激光太赫茲波在對某一種材料對特定波長吸收率較高的情況下,回饋的光信號可能會被淹沒在底噪當中難以被識別。

P.s:激光激發(fā)太赫茲波段與微波波段并不是一個頻段,在應(yīng)用領(lǐng)域中也各有不同,激光激發(fā)的太赫茲波無法完全實現(xiàn)對微波電子激發(fā)太赫茲波的替換。

實際使用激光太赫茲的實驗記錄:

根據(jù)中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室于2020年4月發(fā)布的【基于太赫茲時域光譜技術(shù)的黃酮類化合物研究】文章中提到的太赫茲光譜儀相關(guān)實驗:

































上面8張圖譜是8種常見的黃酮類化合物;黃芩素,槲皮素,柚皮素,大豆素,黃芩苷,葛根素,染料木素和天麻素。樣品純度均大于99%,并購買于同一批次。實驗樣品制備采用粉末壓片法,濃度為66.7%,厚度為1mm的薄片。

從圖中可以看出,雖然這些黃酮類物質(zhì)具有相似的分子結(jié)構(gòu),但每種物質(zhì)在太赫茲波段都有明顯不同的特征吸收峰,體現(xiàn)了太赫茲對生物分子的指紋譜特性。因此,可以通過太赫茲吸收譜對黃酮類物質(zhì)進行種類鑒別。定性鑒別

?

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銦尼鐳斯的太赫茲激發(fā)源

針對于檢測物品的【指紋普】這一應(yīng)用,銦尼鐳斯基于Er-100Hi激光器,結(jié)合異步鎖定系統(tǒng),配合太赫茲天線,組成了實驗室中的激光器太赫茲檢測系統(tǒng)。




光源主體FDEr-100





異步鎖定拍頻部分Er -100Hi


FDEr-100技術(shù)指標:




序號
參數(shù)
單位
技術(shù)指標


1
中心波長
nm
1560/780±20


2
重復頻率
MHz
100±0.1


3
重復頻率可調(diào)范圍
--
PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試


4
脈沖寬度780nm
fs
≤100fs@780nm≤90fs@1560nm


5
輸出功率
mW
≥100@780≥400@1560


6
輸出方式
——
空間光




Er -100Hi技術(shù)指標




序號
參數(shù)
單位
技術(shù)指標


1
中心波長
nm
1560±20


2
重復頻率
MHz
100±0.1


3
重復頻率可調(diào)范圍
--
PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試


4
脈沖寬度780nm
fs
≤100


5
輸出功率
mW
≥200


6
輸出方式
——
空間光 / 光纖耦合




性能安裝指標:




序號
項目
單位
技術(shù)指標


1
工作溫度
°C
22±4


2
工作濕度
%
≤55


3
電氣連接
AC V
220


?
最大功率
W
?


?
冷卻方式
——
風冷




目前,我司已經(jīng)與首都師范大學張村林教授團隊合作開發(fā),搭建太赫茲光譜儀檢測系統(tǒng)。隨著工程化的一步步深入,我們相信在不久的將來,該系統(tǒng)會在藥品,食品成分檢測中發(fā)揮重要作用。

  • 分類:應(yīng)用案例
  • 作者:
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  • 發(fā)布時間:2022-11-03 16:16
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詳情

——太赫茲光譜儀在醫(yī)藥,食品原料檢測中的應(yīng)用——太赫茲光譜儀在醫(yī)藥,食品原料檢測中的應(yīng)用

什么是太赫茲

太赫茲波(簡稱太赫茲,THz)是指頻率在0.1 THz到10 THz范圍的電磁波,波長大概在0.03 mm至3 mm之間。介于紅外和微波之間。

太赫茲間隙

檢測領(lǐng)域應(yīng)用——太赫茲光譜儀的工作原理:

將太赫茲光源對樣本物體進行掃描,所有的材料會對特定的波長進行吸收,其余的會反射或者透射,就如同人眼會看到各種顏色一樣,當太赫茲脈沖照射樣本時,不同材料的樣本對太赫茲波的吸收與反射不同,所以可以根據(jù)不同的吸收或者反射圖譜區(qū)分無法用肉眼識別的同分異構(gòu)體材料。每一個材料對不同波段光波的吸收反射率均有不同,形成特定的不同光譜圖,這個光譜被稱之為材料特有的【指紋譜】

太赫茲激發(fā)源

目前能夠激發(fā)太赫茲波并完成光譜檢測的有兩種激發(fā)源——微波太赫茲和激光太赫茲

微波太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點:

優(yōu)點:由于產(chǎn)生微波的為電子器件,能夠在單一或者窄帶情況下輸出更大的功率,高信噪比的太赫茲源在對樣本進行檢測時可以更清晰的看到結(jié)果,不會被底噪干擾,在面對某些單一波長或者窄帶波吸收率超過80%甚至90%的情況下,提高輸出功率也可以得到信號反饋并實際觀測到響應(yīng)結(jié)果

缺點:由于微波能夠輸出的譜寬較窄,對于對象的可觀測范圍就比較小,只可以對單一材料進行識別反應(yīng),如果被檢測樣本對該波段無特異反映,當被檢體在窄帶檢測波范圍內(nèi)吸收反射率差異趨近于零而其他波段會有較大差異時,通過微波激發(fā)的太赫茲檢測圖形會出現(xiàn)波型完全一致,無法通過圖譜發(fā)現(xiàn)差異的結(jié)果。

激光太赫茲激發(fā)源的優(yōu)缺點:

激光激發(fā)太赫茲光源能夠輸出一個比較寬的光譜范圍,能夠在更大范圍內(nèi)更準確的對被掃體的【指紋譜】進行識別,分辨率更高,更準確,泛用性更強,能夠清晰的識別多種不同材料的【指紋譜】并可以進行橫向?qū)Ρ取?/span>

缺點也很明顯,由于需要兼顧多波段同時輸出,激光太赫茲激發(fā)源并不能夠達到微波最大等級的輸出功率,這導致在檢測過程中,激光太赫茲波在對某一種材料對特定波長吸收率較高的情況下,回饋的光信號可能會被淹沒在底噪當中難以被識別。

P.s:激光激發(fā)太赫茲波段與微波波段并不是一個頻段,在應(yīng)用領(lǐng)域中也各有不同,激光激發(fā)的太赫茲波無法完全實現(xiàn)對微波電子激發(fā)太赫茲波的替換。

實際使用激光太赫茲的實驗記錄:

根據(jù)中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室于2020年4月發(fā)布的【基于太赫茲時域光譜技術(shù)的黃酮類化合物研究】文章中提到的太赫茲光譜儀相關(guān)實驗:

上面8張圖譜是8種常見的黃酮類化合物;黃芩素,槲皮素,柚皮素,大豆素,黃芩苷,葛根素,染料木素和天麻素。樣品純度均大于99%,并購買于同一批次。實驗樣品制備采用粉末壓片法,濃度為66.7%,厚度為1mm的薄片。

從圖中可以看出,雖然這些黃酮類物質(zhì)具有相似的分子結(jié)構(gòu),但每種物質(zhì)在太赫茲波段都有明顯不同的特征吸收峰,體現(xiàn)了太赫茲對生物分子的指紋譜特性。因此,可以通過太赫茲吸收譜對黃酮類物質(zhì)進行種類鑒別。定性鑒別

 

 

銦尼鐳斯的太赫茲激發(fā)源

針對于檢測物品的【指紋普】這一應(yīng)用,銦尼鐳斯基于Er-100Hi激光器,結(jié)合異步鎖定系統(tǒng),配合太赫茲天線,組成了實驗室中的激光器太赫茲檢測系統(tǒng)。
 


光源主體FDEr-100
 
異步鎖定拍頻部分Er -100Hi

FDEr-100技術(shù)指標:

序號 參數(shù) 單位 技術(shù)指標
1 中心波長 nm 1560/780±20
2 重復頻率 MHz 100±0.1
3 重復頻率可調(diào)范圍 -- PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試
4 脈沖寬度780nm fs ≤100fs@780nm≤90fs@1560nm
5 輸出功率 mW ≥100@780≥400@1560
6 輸出方式 —— 空間光

Er -100Hi技術(shù)指標

序號 參數(shù) 單位 技術(shù)指標
1 中心波長 nm 1560±20
2 重復頻率 MHz 100±0.1
3 重復頻率可調(diào)范圍 -- PZT精準100MHz附近調(diào)試手動100MHz附近調(diào)試
4 脈沖寬度780nm fs ≤100
5 輸出功率 mW ≥200
6 輸出方式 —— 空間光 / 光纖耦合

性能安裝指標:

序號 項目 單位 技術(shù)指標
1 工作溫度 °C 22±4
2 工作濕度 % ≤55
3 電氣連接 AC V 220
  最大功率 W  
  冷卻方式 —— 風冷

目前,我司已經(jīng)與首都師范大學張村林教授團隊合作開發(fā),搭建太赫茲光譜儀檢測系統(tǒng)。隨著工程化的一步步深入,我們相信在不久的將來,該系統(tǒng)會在藥品,食品成分檢測中發(fā)揮重要作用。

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