桂建廷 王运柯 王 珏 徐 涛

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1 太赫兹波简介

太赫兹（THz）波是指频率在 0.1～10THz（波长为3000～30um）范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的 “太赫兹空隙（Tnzgap）”。

与其他射线相比，太赫兹波的频率范围处于电子学和光子学的交叉区域，性质表现出一系列不同于其它电磁辐射的特殊性，其突出的特点在于：

1）极强的穿透能力

太赫兹射线能以很小的衰减穿透如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等物质，还可无损穿透墙壁、沙尘烟雾，使其能在某些特殊领域发挥作用。

2）探测安全性高

太赫兹射线不同于X射线，它是一种不电离的射线，具有较低的光子能量。1THz频率的光子能量只有4meV，因此不会如X射线（keV量级）那样在生物组织中产生有害的光致电离，也不容易破坏被检测物质。如果用太赫兹检测物质，就可以发现内部瑕疵而又不损害该物质。

3）良好的物质识别能力

太赫兹射线单个脉冲的频带可以覆盖从GHz直至几十THz的范围，许多生物大分子的振动和转动能级，电介质、半导体材料、超导材料、薄膜材料等的声子振动能级落在其波段范围。由于每种材料的太赫兹频谱特征是不同的，因此只要建立了这些物质的太赫兹频谱特征数据库，就可以采取“指纹”识别的方法来对物质进行检测。

4）强大的成像能力

通过采集太赫兹波反射波并利用成像系统，对样品振幅或相位信息进行处理和分析，就可以得到样品的THz图像。……