專利名稱：一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種成像裝置及其成像方法，具體地涉及一種太赫茲波實時成 像裝置及其成像方法。 現有技術太赫茲(THz)輻射是指振蕩頻率在0.1THz—10THz (lTHz=1012Hz)的電 磁波，此波段的電磁輻射具有很多獨特的性質1) THz波對很多介電材料和非 極性液體有很好的穿透性，因此太赫茲波可以對不透明物體進行透視成像；2) THz波另一個顯著特點是它的安全性，它的光子能量很低，對生物體安全；3) THz波段還包含了豐富的光譜信息，具有良好的光譜分辨特性。因而太赫茲技 術在生物醫(yī)學、安全監(jiān)測等領域都有獨特的優(yōu)勢。目前從輻射源考慮，THz成像技術可分為脈沖波THz成像和連續(xù)波THz成 像兩大類。脈沖波THz時域光譜成像是研究最廣泛的THz成像技術，主要是利 用超短脈沖激發(fā)產生THz脈沖，經過時域到頻域的轉換得到樣品各種信息，然 后進行數據處理得到THz圖像，此方法產生的THz功率低(微瓦級)、成像速 度慢、數據處理繁瑣。連續(xù)波THz成像技術中，THz源可以采用量子級聯激光 器，但是量子級聯激光器輸出頻率較高，且需要低溫運行；還可以采用返波管， 其優(yōu)點是輸出頻率可調，但其輸出頻率太低(<1.5THz)。光泵太赫茲激光器也 是產生連續(xù)波THz的輻射源，可以室溫工作，且輸出功率較高。從成像方法來 考慮，THz成像技術可分為掃描成像和實時成像兩大類掃描成像技術對樣品 上各點逐次掃描，成像速度慢；而現在THz實時成像主要采用電光晶體，成像 面積較小、成像結構復雜。發(fā)明內容為解決現有成像裝置和成像方法中成像面積較小、成像結構復雜、成像速度 慢、數據處理繁瑣的技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、操作方便的太赫茲 波實時成像裝置和成像方法。本發(fā)明通過以下技術方案來實現發(fā)明目的一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置，該裝置包括連續(xù)波太赫茲輻射源、離軸 拋物面鏡、樣品臺、聚乙烯透鏡、熱釋電相機和計算機；離軸拋物面鏡設置在 太赫茲輻射源的太赫茲發(fā)射路徑上，離軸拋物面鏡后設置樣品臺，光路通過樣 品臺上的樣品，樣品臺后沿光路設置聚乙烯透鏡，熱釋電相機的接收端口設置 于聚乙烯透鏡的透射光路上，連續(xù)波從太赫茲輻射源發(fā)出后經離軸拋物面鏡收 集并集中入射到樣品臺的樣品上，再經聚乙烯透鏡由熱釋電相機接收，熱釋電 相機成像后數據接入計算機所述的聚乙烯透鏡可以為高密度聚乙烯透鏡或聚 四氟乙烯透鏡。一種連續(xù)波太赫茲實時成像方法，包括以下步驟a. 由太赫茲輻射源發(fā)出連續(xù)太赫茲波，通過離軸拋物面鏡對連續(xù)太赫茲波進 行收集；b. 離軸拋物面鏡把收集到的連續(xù)太赫茲波入射到樣品臺上的樣品上； C.從樣品透射出來的太赫茲光由聚乙烯透鏡收集并入射到熱釋電相機上；d. 熱釋電相機把光信號轉變?yōu)殡娦盘柌⑤斎氲接嬎銠C上；e. 計算機通過熱釋電相機自帶軟件對圖像進行實時成像顯示。從連續(xù)波太赫茲輻射源出射的太赫茲光被離軸拋物面鏡收集并入射到樣品 臺上的樣品上，從樣品透射的太赫茲光加載了樣品的信息，此信號光被聚乙烯透鏡收集并入射到熱釋電相機上，熱釋電相機把光信號轉變?yōu)殡娦盘?，輸入?計算機上，計算機對數據進行處理并在顯示器上實時顯示出樣品的太赫茲圖像。 離軸拋物面鏡和聚乙烯透鏡的距離使得信號均勻照射熱釋電相機接收面，調節(jié) 樣品到聚乙烯透鏡的距離以及熱釋電相機的位置，可以調節(jié)圖像的放大率。調 節(jié)太赫茲輻射源的輸出波長，還可以得到不同頻率的太赫茲圖像。本發(fā)明的有益效果是熱釋電相機接收面積大，成像速度快、成像面積大， 而且可以根據需要調節(jié)太赫茲輻射源的輸出頻率和輸出功率，調節(jié)光學系統的 成像放大率，從而滿足不同物質、不同需要的檢測要求。該裝置可以對隱藏在 報紙、織物、塑料等包裹物內的金屬危險品如刀具等進行實時成像，還可以對 信件中的物體進行無損探測。


圖1本發(fā)明成像裝置結構中，l連續(xù)波太赫茲輻射源、2離軸拋物面鏡、3樣品臺、4聚乙烯透鏡、 5熱釋電相機、6計算機。
具體實施方式
如附圖所示， 一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置，包括連續(xù)波太赫茲輻射源l、 離軸拋物面鏡2、樣品臺3、聚乙烯透鏡4、熱釋電相機5和計算機6，離軸拋 物面鏡2設置在太赫茲輻射源1的太赫茲發(fā)射路徑上，離軸拋物面鏡2后設置 樣品臺3，光路通過樣品臺3上的樣品，樣品臺3后沿光路設置聚乙烯透鏡4， 熱釋電相機5的接收端口設置于聚乙烯透鏡4的透射光路上，連續(xù)波從太赫茲 輻射源1發(fā)出后經離軸拋物面鏡2收集并集中入射到樣品臺3的樣品上，再經 聚乙烯透鏡4由熱釋電相機5接收，熱釋電相機5成像后數據接入計算機6;所述的聚乙烯透鏡4為高密度聚乙烯透鏡。連續(xù)波太赫茲輻射源選用美國Coherent公司的Sifir-50光泵太赫茲激光器， 其輸出波長在4(Him到30(^m可調，輸出平均功率在幾十毫瓦量級。離軸拋物 面鏡選用美國Microtech公司的產品，離軸拋物面鏡的使用，可以減小像差。樣 品臺放置于離軸拋物面鏡后，離軸拋物面鏡和高密度聚乙烯透鏡之間的距離使 得熱釋電相機接收面上均勻照射。熱釋電相機選用美國Spiricon公司生產的 Pyrocam III型熱釋電列陣相機。熱釋電相機5通過1394接口連接計算機6。連續(xù)波太赫茲的實時成像方法是a. 由太赫茲輻射源發(fā)出連續(xù)太赫茲波，通過離軸拋物面鏡對連續(xù)太赫茲波進 行收集；b. 離軸拋物面鏡把收集到的連續(xù)太赫茲波入射到樣品臺上的樣品上； C.從樣品透射出來的太赫茲光由聚乙烯透鏡收集并入射到熱釋電相機上；d. 熱釋電相機把光信號轉變?yōu)殡娦盘柌⑤斎氲接嬎銠C上；e. 計算機通過熱釋電相機自帶軟件對圖像進行實時成像顯示。權利要求
1、一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置，其特征在于該裝置包括連續(xù)波太赫茲輻射源(1)、離軸拋物面鏡(2)、樣品臺(3)、聚乙烯透鏡(4)、熱釋電相機(5)和計算機(6)；離軸拋物面鏡(2)設置在太赫茲輻射源(1)的太赫茲發(fā)射路徑上，離軸拋物面鏡(2)后設置樣品臺(3)，光路通過樣品臺(3)上的樣品，樣品臺(3)后沿光路設置聚乙烯透鏡(4)，熱釋電相機(5)的接收端口設置于聚乙烯透鏡(4)的透射光路上，熱釋電相機(5)成像后數據接入計算機(6)。
2、 根據權利要求1所述的一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置，其特征在于 所述的聚乙烯透鏡(4)可以為高密度聚乙烯透鏡或聚四氟乙烯透鏡。
3、 一種連續(xù)波太赫茲實時成像方法，包括以下步驟a. 由太赫茲輻射源(1)發(fā)出連續(xù)太赫茲波，通過離軸拋物面鏡(2)對連續(xù) 太赫茲波進行收集；b. 離軸拋物面鏡(2)把收集到的連續(xù)太赫茲波入射到樣品臺(3)上的樣品上；c. 從樣品透射出來的太赫茲光由聚乙烯透鏡(4)收集并入射到熱釋電相機 (5)上；d熱釋電相機(5)把光信號轉變?yōu)殡娦盘柌⑤斎氲接嬎銠C(6)上； e.通過熱釋電相機(5)自帶軟件對圖像進行實時成像顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太赫茲波實時成像裝置及其成像方法，該裝置包括連續(xù)波太赫茲輻射源、離軸拋物面鏡、樣品臺、聚乙烯透鏡、熱釋電相機和計算機；在連續(xù)波太赫茲輻射源后沿光路傳播方向依次放置離軸拋物面鏡、樣品臺、聚乙烯透鏡、熱釋電相機，熱釋電相機成像后數據接入計算機。利于該裝置可實現對樣品的太赫茲實時成像，并通過計算機對圖像進行實時成像顯示。有益效果是可以根據需要調節(jié)太赫茲輻射源的輸出頻率和輸出功率，調節(jié)光學系統的成像放大率，從而滿足不同物質、不同需要的檢測要求。該裝置可以對隱藏在報紙、織物、塑料等包裹物內的金屬危險品如刀具等進行實時成像，還可以對信件中的物體進行無損探測。
文檔編號G01N21/84GK101251492SQ20081006510
公開日2008年8月27日 申請日期2008年1月2日 優(yōu)先權日2008年1月2日
發(fā)明者劉文權, 敏 張, 珺 楊, 紅 蘇, 阮雙琛 申請人:阮雙琛;張 敏;楊 珺;蘇 紅;劉文權;深圳大學