• 分類：應(yīng)用案例
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• 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。