早在2004年,美國首次提出了太赫茲(THz,10Hz)技術,并且將其列為“改變未來世界的十大技術”之一。那么,太赫茲技術到底是什么?它有怎樣的魅力,能夠吸引全球科學家的關注呢?它會給人們的生活帶來哪些影響?帶著這一系列問題,人民網采訪了我國著名激光與非線性光學專家、中國科學院院士姚建銓及從事太赫茲技術相關領域的研究人員,揭開太赫茲技術的神秘面紗。
美國將太赫茲技術評為“改變未來世界的十大技術”之一
“太赫茲技術,在光學領域有一個近年來為大眾所熟知的名字——遠紅外線”。中國科學院院士姚建銓介紹,現實中存在諸如電磁波、震動波、伽馬射線、X射線等各式各樣的光波,而太赫茲波是人類迄今為止了解最少、開發(fā)最少的一個波段。
2004年,太赫茲(THz,10Hz)技術首次被美國科學家提出,并且美國政府將太赫茲技術評為“改變未來世界的十大技術”之一;2005年,日本更是將其列為“國家支柱十大重點戰(zhàn)略目標”之首,舉全國之力進行研發(fā)。對太赫茲技術的研究成為了成為一門專門的學科,也是本世紀最為重要的新興學科之一。
“太赫茲指的是電磁頻譜上頻率為0.1~10THz的輻射,波長范圍為0.03~3mm,介于無線電波和光波之間”。姚建銓院士表示,太赫茲波具有穿透性強、使用安全性高、定向性好、帶寬高等技術特性。并且,太赫茲釋放的能量很小,不會對人體產生有害的光致電離。所以,相比X射線,太赫茲是一種更安全的安檢技術。
除此之外,姚建銓表示,太赫茲的穿透能力很強,它不僅能探測到金屬,并且能識別非金屬、膠體、粉末、陶瓷、液體等危險物品。目前太赫茲人體安檢儀器已經在國內外投入使用,大大提升了安檢的效率。
太赫茲技術可應用于國防、醫(yī)療等諸多領域
太赫茲的“穿墻術”或許還能夠扭轉作戰(zhàn)時的戰(zhàn)場局勢。姚建銓介紹,它不僅能夠探測隱蔽在墻后的武器、偽裝埋伏的武裝人員,還能夠顯示沙塵或煙霧中的坦克、火炮等裝備,從而有效提高部隊巷戰(zhàn)能力。
不僅如此,太赫茲成像技術在塑料兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸藥和人體炸彈的檢測和識別上更是能做到“明察秋毫”,利用強太赫茲輻射照射路面,還可以遠距離探測地下的雷場分布。
除了軍用太赫茲技術,姚建銓院士認為,正是因為太赫茲射線展現出的諸多優(yōu)越特性——包括能量低、對許多生物大分子表現出很強的吸收和諧振、能夠以很小的衰減穿透物質、信噪比很高、帶寬寬等,它可以應用于國防、安全、天文、醫(yī)療、科研等諸多領域,是當前世界上一項極為重要的前沿技術,具有巨大的市場價值。
太赫茲技術將成為改變未來世界的重要前沿科技
也有媒體報道,太赫茲人體安檢儀的問世,標志著我國在太赫茲安檢領域已達到國際領先水平。尤其是成像技術,成像分辨率小于5毫米,即一個螞蟻大小的物體都能被辨識,未來可廣泛用于機場、海關、高鐵、地鐵等地的安檢區(qū)域。
“太赫茲波是一種波長介于紅外線與微波之間的電磁波,能夠穿透塑料制品、衣物。”姚建銓介紹,有些國家可能存在攜帶炭疽病菌的惡意信件,對此,日本專門研發(fā)生產了幾十臺機器給有需求的單位來檢查郵件,因為太赫茲技術不僅可以探測成像,還可以測量物質成分的特性,實現對多種物體的檢測,比如毒品、爆炸物等。
姚建銓介紹,太赫茲波有非常重要的學術和應用價值。由于太赫茲波所處的電磁波譜的位置較為特殊,它有很多優(yōu)越的特性,在材料分子的特殊光譜信息分析、材料與結構的無損探傷及三維層析、違禁物品反恐檢查、生物組織的活體檢查、高精度保密雷達、衛(wèi)星間寬帶通信等方面的研究,在天體物理學、等離子體物理學、光譜學、材料學、生物學、醫(yī)學成像、環(huán)境科學、信息科學等領域有著廣闊的應用前景。
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