Terahertz technológia és alkalmazása

A T-sugár egy olyan technika, amely USER terahertz hullámokat használ, az úgynevezett terahertz tudományt, hogy tanulmányozzon egy olyan elektromos z-hullám egy részét, amely sokat képes "látni". Több mint 100 évvel ezelőtt az infravörös csillagászat említette a terahertz-et, de ritkán érintette a tudományos kutatást és a polgári ügyeket. A mikrohullámú sütőben széles körben használják a látható fényt és az infravörös technológiát, a terahertz lemaradásának legfőbb oka az érzékelő és a forrás hiánya, az elmúlt 10 évig, a kutatási módszerek javítása, a mező nagyobb fejlődést mutat. Jelenleg a terahertz tanulmányozása új területre fejlődött, és a terahertz tanulmánya 20 évvel ezelőtti három egységből nőtt világszerte több mint 200 egységre.

A Terahertz-hullámok olyan elektromágneses hullámok, amelyek frekvenciája 0,1 és 10,0 tf között van. Számos kiemelkedő tulajdonsággal rendelkezik, és az Egyesült Államok az egyik legmagasabb 10 technológiának minősül, amelyek megváltoztatják a jövő világát. Terahertz spektroszkópia, terahertz képalkotás és terahertz kommunikáció a három fő kutatási irány. Jelentős alkalmazásokkal rendelkezik számos tudományos területen, mint például a biztonsági ellenőrzés, a nem-destruktív felderítés, az asztrofizika, a biológia, az orvostudomány, a légköri fizika, a környezetvédelmi ökológia és a katonai tudomány. A nagy vágási frekvenciájú Schottky-dióda a terahertz-hullámok keverését, kimutatását és megduplázását szobahőmérsékleten valósíthatja meg. Ezenkívül a terahertz-áramkör megvalósítása alacsony veszteséges szubsztráton alapul a terahertz technológia számára.

THZ hullám 10 THZ frekvenciatartomány az elektromágneses spektrum 0,1 T-tól (3 mm-es hullámhossztól 30 μm-ig), a milliméter hullám és az infravörös fény között, eddig még nem volt teljes mértékben az emberi megismerés és a spektrum erőforrás felhasználása a kommunikáció (szélessávú kommunikáció, radar, elektronikus ellenintézkedések, elektromágneses fegyverek mélyreható változásokat, biztonsági ellenőrzést stb.

A Terahertz egyedülálló tulajdonságai a kommunikáció (szélessávú kommunikáció, radar, elektronikus ellenintézkedések, elektromágneses fegyverek, csillagászat, orvosi képalkotás (nincs marker gén képalkotó vizsgálat, sejtek szintje), nem pusztító vizsgálat, biztonsági ellenőrzés (biokémiai vizsgálat) A terahertz magas frekvenciája miatt a térbeli felbontása is magas, rövid impulzusa miatt (a picoszekundum sorrendjében) nagy időbeli felbontás is van. A Terahertz képalkotás és a terahertz-spektroszkópia két fő technológia a terahertz alkalmazások számára Ugyanakkor, mivel a terahertz kicsi az energia, és nem pusztítja az anyagot, előnye van a röntgensugárzásnál, emellett a biológiai makromolekulák rezgési és forgási frekvencia rezonancia frekvenciái THZ hullámsávban vannak, ezért a terahertz az élelmiszerek kiválasztásánál a finom törzsek és az egyéb mezőgazdasági és élelmiszer-feldolgozó iparág választása jó kérelmet tartalmaz rospect. A terahertz alkalmazása továbbra is folyamatos fejlesztés és kutatás, és hatalmas tudományos kilátása világszerte elismert.

Több mint egy évtizedes kutatás után a nemzetközi tudományos közösség elismerte a THz tudományt és technológiát, mint egy nagyon fontos határ menti határ. A THz nagy térbeli felbontással rendelkezik, mivel nagyfrekvenciája (a hullámhossz több mint 1000 kisebb, mint a mikrohullámú). Mivel az impulzus rövid (femtoszekundum), a THz sugárzás nagy időbeli felbontással rendelkezik. A THz képalkotás és a THz spektroszkópia a THz alkalmazásban két kulcsfontosságú technológia. Másrészről a THz energiája kicsi, nem pusztítja el a dolgokat, így nagy előnye van a röntgensugaraknak.

A Terahertz nem helyettesítheti az x-sugarakat, de van némi előnye, hogy a röntgensugarak nem képesek. A röntgen és az ultrahang megtalálja az objektum vázlatait és állapotát, de nem képes kimutatni az objektum kémiai tulajdonságait, nem képes megkülönböztetni a robbanóanyagok és a kábítószerek közötti különbséget, a terahertz azonban képes, a nemzetközi terrorizmus elleni küzdelem nagy jelentőségű. A Terahertz több mint 50 olyan robbanóanyagot és aknát tartalmaz, amelyet jelenleg ember talált ki. A legújabb fejlesztés körülbelül 30 méter, és a terahertz pontosan tudja megfigyelni a robbanószert. Természetesen a 30 méter nem nagy távolság, de értékes eszköz, egyedülálló az egyéb biztonsági intézkedésekhez képest.

A jövőbeli terahertz kiterjeszti a következő négy aspektus alkalmazási körét: az egyik az anyagi tulajdonságok vizsgálata, különösen a fénymolekulák és a félvezetők, a magas hőmérsékletű szupravezető kutatások jellemzői a terahertz spektroszkópia más alkalmazási területei, a második a THZ képalkotó és a ct képalkotó technológiák közül három a biológiai tudomány és az orvostudomány területén végzett kutatás, beleértve a rákos diagnózist, a genetikai elemzést stb. A legfrissebb tanulmány szerint az emberek gyakran ivott kávét, ha bizonyos gyógyszerekkel találkoznak, "és a terahertz-technológia alkalmazása a farmakológiában, a rák korai felismerésében stb., valószínűleg új áttörés.

A tudományos kutatás új és hatékony új módszerei

(1) A THz képalkotás és a THz spektroszkópia rendkívül fontos alkalmazások a fizika, a kémia, az orvostudomány, a csillagászat, az anyagtudomány és a környezettudomány területén.

(2) nem csak a THz-hullámképzést, hanem különös és hatékony szondaként szolgálhat a belső anyag, a fizikai kémiai és biológiai összetétel, a spektrális jellemzők, a THz-jelölők, a kvantum kölcsönhatási folyamat és a más fontos információ.

Például: a THz kutatási CdSe magas időbeli felbontású optikai kvantumátalakulási jelenség, kutatási Ti02 nanométeres rácsos hordozó a szállítási folyamatban, és a kutatási irányító atomok / molekulák nem sugárzási kvantumugrás, stb fontos új eredményeket értek el. Nagyszerű eredményeket értek el a THz kvantum optikában, a kvantumkomputer alkalmazásaiban és a félvezetők THz sugárzásával erős mágneses mezőkkel.

Használjon erős energiát A THz sugárzás ösztönözheti az atomok és molekulák belső anyagi nemlineáris dinamikájának folyamatát, így a nagy teljesítményű ultrashort pulzáló THz képes vizsgálni az anyag nemlineáris jellegét molekuláris szinten.

(3) A THz fontos előnyt jelent a plazma kimutatásában is. A sűrűség térbeli eloszlása magas hőmérsékleten és nagy sűrűségű plazmában THz sugárzással kimutatható. A THz kiemelkedik a csillagászati kutatások alkalmazásában, a Déli Pole állomáson dolgozó tudósok egy mobil csillagászati rendszert állítottak fel, a THz távcsöveket használva megfigyelték, hogy számos fontos új csillag, az univerzum eredetének tanulmányozása és a csillagok kialakulása fontos jelentőséggel bír, említve 2005 elején Kínában, szintén létrehozott egy kutatóállomást Antarktiszon).

A THz technológia fontos szerepet fog játszani a nemzetgazdaság fejlődésének előmozdításában

(1) a THz alkalmazása a biomedicinális tudományban nagyon vonzó. A bőrrák diagnózisában és kezelésében a DNS kimutatása, a THz THz képalkotó hiba orvosi alkalmazása, a THz alkalmazott biokémia, drogelemzés és detektálás stb. Mind a hatalmas tulajdonságait és eredményeit mutatja.

A THz biomolekuláris diagnózis-technikát a fehérje és a gén tulajdonságainak vizsgálata alapján lehet megállapítani.

Ezért nagymértékben elősegítheti a molekuláris biológia fejlődését, és nagyszerű alkalmazási lehetősége van az orvosi kezelés, a kábítószer-kutatás és az azonosítás területén.

(2) a THz hullámsávban fellépő vibráció és biológiai makromolekulák forgási frekvenciája miatt, és a THz sugárzási technológia kiválaszthatja a DNS fontos információit, következésképpen a THz a növényekben, különösen az élelmiszerek kiválasztásában, a kiváló törzsek kiválasztásában fontos szerepet játszhat. Egyszóval, a terahertz tudomány és technológia nagyon fontos a mezőgazdaság, az élelmiszer-feldolgozás és más iparágak számára.

A THz széles körben alkalmazza a biomedicinát. A következő ábra a bőrrák diagnózisát és alkalmazását mutatja a THz-ben.

(3) A THz sugárzás behatolhat a füstbe és érzékelheti a toxikus vagy káros molekulákat, így fontos szerepet játszhat a környezeti megfigyelésben és védelemben. Úgy tűnik, hogy a THz környezeti megfigyelő berendezései (a CO2-lézergyártók által szivattyúforrásként előállított 2.5thz) telepítettek minket műholdakra.

A THz egyedülálló előnyökkel rendelkezik a nemzetbiztonság és a terrorizmus elleni küzdelem terén

(1) a THz által felhasznált anyagok felhasználásával, a britek először kifejlesztették a THz kamerát, és a repülőtéri biztonsági ellenőrzés területén tesztelték, jó eredménnyel. Az ORNL különösen a Tennessee Egyetemmel dolgozik az átfutó fal programon keresztül, amely a THz képalkotást használja külső információk beszerzésére. Nyilvánvaló, hogy ez a technika fontos szerepet játszik a nemzetbiztonságban

Ráadásul a THz spektroszkópia használata gyorsan és hatékonyan felismeri és azonosítja a gyógyszereket. Az Egyesült Államok olyan projekteket hajtott végre, mint a THz spektroszkópia használata a levelek ellenőrzésére, beleértve a THz vegyszerek és biológiai termékek kimutatását.

(2) A THz nagy potenciállal rendelkezik a radar- és kommunikációs alkalmazásokban. Nem kétséges, hogy a THz hatalmas előnyt jelent az űri kommunikációban. A THz légköri ablakát is tanulmányozták (6. ábra). A THz radar speciális funkciója a lopakodás elleni. A következő jelentés foglalkozik a nagy teljesítményű THz sugárforrások problémájával, amelyek a THz radarra és másokra készülnek. A THz műholdas térképezési és kommunikációs technológiák fontos területeket jelenthetnek a jövőbeni hatalmak szempontjából.

(3) A THz az űrsikló lehetséges meghibásodásának észlelésére szolgál

Röviddel a Columbia űrsikló ütközését követően az űrsikló elindításáról készült videófelvétel alapján elemezték az összeomlás okait. Egy amerikai laboratórium kísérleteket végzett. A THz impulzus középfrekvenciája lTHz és a sávszélesség 3THz. Számos kísérleten keresztül, különösen a PAL ~ Ramp SOFI szigetelőhabrétegnek a közelmúltban elért sikeres felismerése révén a THz impulzus hatékonyan roncsolja az űrsikló ellenőrzését. Űrprogramunk minden bizonnyal ehhez a technológiához lesz szüksége.

A THz tudomány és technológia az informatikai ipar új generációjának alapja

(1) a tudósok úgy vélik, hogy a THz rendkívül versenyképes a korszerű informatikai tudományokban, technológiákban és iparágakban, miután THz sugárforrásokat és THz felderítési technológiákat fejlesztettek ki. Ez a verseny valójában megkezdődött.

(2) a THz tudomány és technológia fejlődése során számos csúcstechnológiai vállalat született, például: a brit Rultherford nemzeti laboratórium (Rutherford Appleton Lab (RAL)) és az Európai Űrügynökség (ESA) 2002-ben a végrehajtó Star Ti ger a siker sikere után létrehozta a ThruVision céget, amely a munka, a THz képalkotó passzív THz képalkotás kifejlesztése, a következő jellemzőkkel rendelkezik: a. A passzív nem igényel THz-forrást; B. Valós idejű képalkotás. A Cambridge-i Egyetem létrehozta a Sporaff nevű csúcstechnológiai vállalat TeraView Kft-t. Részt vett a THz kamera fejlesztésében;

(3) A Picometrix-et inkubálták Michigen és Stanford egyetemen. Physicalscience Inc.; Calabazas Creek Res. Inc. cégek, mint például. A Kaliforniai székhelyű Picometrix feladata, hogy "átadja a THz tudományt és technológiát a kormányzati és egyetemi LABS-nak, hogy kutatási célra felhasználhassák".

(4) Számos japán vállalat létezik, amelyek részt vettek a THz tudomány és technológia kutatásában, fejlesztésében és forgalmazásában, beleértve a nagy teljesítményű THz-forrást is. Megfigyelhető, hogy az informatikai ipar új generációja a THz tudomány és technológia területén fokozatosan alakul ki.

Maga a THz technológia tanulmányozása fontos téma

Mint például a különféle THz sugárzás generáló mechanizmusa, ultra-rövid THz impulzus, THz és anyag közötti kölcsönhatás, stb.

Az alábbiakban található néhány strukturális blokkdiagram a THz képalkotásról és a THz spektrumról. Az egyik ilyen egy 150 mikronos THz képblokkdiagram, amelyet a JPL fejlesztett ki. A THz képalkotás és a THz spektrum kifejlesztése és alkalmazása ebből a blokkdiagramból látható.

Ugyanakkor láthatjuk, hogy a THz képalkotó és THz spektrum létrehozásához meg kell vizsgálni, hogy mely THz eszközök és komponensek, például: THz források, THz detektálás, keverés, THz átvitel, rezonancia stb. a THz képalkotó és a THz spektrum. A következő részből megvitatjuk ezeket az eszközöket és összetevőket.