一款面向教学实验的太赫兹透射成像仪

发布时间：2020-05-09 21:34

【摘要】：太赫兹(Terahertz,简称THz)指频率范围在0.1~10 THz之间的电磁辐射,其波段位于微波与红外线之间,可以作为物体成像的信号源。太赫兹波相比微波有更好的成像分辨率,又可以穿透许多在可见光波段不透明的物体,并且光子能量低对人体无害。本文主要搭建了一款面向教学实验的太赫兹透射成像仪,工作频率为0.3 THz,该成像仪选择了较为简单的结构,降低了调整维护的复杂性,使成像系统具有稳定、成本低、易于推广等优点。论文的主要工作内容有以下几个方面。首先,考虑到太赫兹透射成像仪的使用需求与实验环境,选择合适的共轴系统结构,设计了短焦距的太赫兹透镜,并对电控平移台的稳定性进行前期测试。通过记录初步搭建完成后的系统的基本结构参数,设计出了成品的整体工程结构。其次,详细介绍了实验组件,介绍了成像仪的运动控制和数据采集程序的工作流程与界面设计,研究了光路调整中光斑半径的计算与太赫兹波准直的原理,和太赫兹波准直与聚焦的光束调整过程,搭建出了一套完整的太赫兹透射成像仪。最后,对成像的基本原理进行了分析,研究了影响成像质量的四个关键因素:成像位置、成像扫描间隔、太赫兹源的输出光强和探测器的放置位置,确定了系统合适的硬件参数,实现对分辨率板、树叶、隐藏的物体等样品的高质量成像,证明了该成像仪的应用价值。
【图文】：

ell 实验室的 Hu 和 Nuss[18]搭建了第一个太赫兹二域光谱技术来成像，实验测得了新鲜的和放置两天张希成等人提出了太赫兹波计算机辅助成像技术，，谱仪结构图[19]。离轴抛物面镜聚焦准直后的太赫兹的光谱信息与断层信息。

Zhang 等人在玻璃纤维板上覆盖铜线，制成分辨率板进行透射成像，图1-3 为利用频域谱中六种频率下的峰值振幅得到的成像图[20]，可以明显看出频率越高，透射像图的分辨率与对比度也越高，可以说太赫兹波的频率对图像的分辨率有着决定性作用。图 1-3 分辨率测试样本的太赫兹透射成像随着科技的发展，太赫兹时域光谱成像仪逐渐往小型化、一体化发展，已有许多商业仪器研制出来，如立陶宛 EKSPLA 公司和日本 Advantest 公司所生产的太赫兹时域光谱仪，国内的高校与企业也在积极研制太赫兹时域光谱仪。2012 年，大恒新纪元科技股份有限公司作为牵头企业，联合首都师范大学等 11 家单位，获批“基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪开发”的国家重大科研仪器专项研究，2016 年初，收购了国际
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH74

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本文编号：2656771