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我国太赫兹探测成像领域取得重大突破

行业上下游中国仪表网2012年09月10日 10:49人气:24956

  在好莱坞大片中,常常出现特种部队通过特种设备隔墙“看”到搜索目标的情景。日常生活中的很多时候,人们也希望自己的眼睛可以透视,能够“看”到被遮挡的另一侧的物体。如今,这种设想在我国正逐步成为现实。
  
  记者从山东省科学院自动化研究所了解到,该所最近成功研制出一种特殊的仪器设备,能够让我们“看”到障碍物另一侧的状况。这一最新成果的达成,标志着我国超宽带与太赫兹探测成像领域取得重大突破,对于保障公共安全和国民经济发展具有重大意义。反恐防暴和人员救援的“好帮手”
  
  5日,山东省科学院自动化研究所超宽带与太赫兹实验室内,一堵实验墙壁立于一台小巧的仪器和目标物之间。当工作人员打开该仪器时,神奇的一幕出现了仪器的显示屏上显示出该目标物的清晰轮廓和在房间内的相对位置;当物体移动时,显示屏上物体的图像也随之移动;当有人来到实验墙另一侧时,人的图像也会立刻呈现在屏幕上。
  
  该研究所所长成巍告诉导报记者,这种神奇的仪器叫超宽带太赫兹探测成像仪(简称“太赫仪器”),可以透过墙壁“看”到屋内人员的分布和活动,以及混乱环境中的物体,可应用于反恐防暴斗争中犯罪分子的搜寻以及地震、塌方、火灾等灾害现场的人员救援等。
  
  据介绍,太赫兹(即Terahertz,简写为THz,1THz=1012Hz)泛指频率在0.1Thz至10THz波段内的电磁波,位于红外和微波之间。由于具有频率及空间分辨率很高、脉冲很短、时间分辨率很高、能量小不会对物质产生破坏作用等独特性能,在通信、雷达、无损检测等方面具有深远而重要的影响,因而被美国列为“改变未来世界的十大技术”之一。
  
  在美国,太赫兹电磁波已经少部分用于机场人员的安检,物品安检则仍然使用X光进行。
  
  在现实生活中,人们熟悉的X光也具有透视功能,它与太赫兹电磁波有何不同呢?“X光由于波长较短,光子能量较高,因而对人体照射会造成肌体不同程度的损伤,但太赫兹电磁波却不会造成任何损伤。”成巍说,由于光子能量较高,X光穿透物体后难以反射成像,而太赫兹电磁波却不存在这一短板,因而可以将相关仪器做得更小,即使一个人也可以轻松携带,大大方便了人员使用。煤矿和航空航天安全的“保护神”
  
  正是看到太赫兹技术广阔的应用前景,山东省科学院自动化研究所的研究团队制定了研发蓝图,在太赫兹的多个应用领域展开技术攻关。该团队从前文介绍的超宽带太赫兹探测成像仪起步,正在进一步研究应用于煤矿探测的太赫兹透射成像雷达和碳纤维复合材料无损检测装备等。
  
  “每年我国瓦斯爆炸和突水引起的矿难事故严重威胁着人们的生命和财产安全。如果有一种仪器,能够穿透岩石、土壤和煤层,在煤矿开采时实时地预测到岩层后大量水和瓦斯的存在,将降低事故发生的概率。”成巍说,该研究所的太赫兹透射成像雷达研制成功后,将针对目前煤矿中导水裂隙进行探测,提供清晰图像,为煤矿的危险防治提供技术与设备支撑。
  
  值得一提的是,随着碳纤维复合材料大量应用于飞机、卫星及运载火箭,采用新技术、新装备开展碳纤维复合材料的无损检测,对于保障我国航空航天的安全尤为重要。太赫兹成像技术在检测碳纤维复合材料内部缺陷方面,具有许多其他检测技术不具备的独特优势。通过对比材料的实物照片和相应方法重构的THz透射图像,能清晰地分辨出材料内部的情形,这样就可以提前检测出通过其他手段不易发现的内部缺陷和耗损,这将大大减少安全事故的发生。目前,该项技术已完成了前期调研和技术规划,进入研发阶段。
  
  据了解,《国家“十二五”科学和技术发展规划》已将太赫兹技术列为“需求导向的重大科学问题”研究领域,并加大了资金支持。目前,山东省科学院自动化研究所的相关成果已经达到国际先进水平,必将为我省乃至我国在太赫兹技术领域的研究揭开新的一页。
(本文来源:经济导报 转载请注明出处
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