如果你有没有听过“THz差距”一词，但不知道它的意思，这篇文章适合你。
太赫兹光谱
太赫兹辐射一般定义为100ghz (3mm) ~ 10thz (30 μm)的电磁波谱范围，该范围为毫米频率和红外频率之间。太赫兹波段有几个名称，如亚毫米波段、远红外波段和近毫米波段。
在1thz时，辐射信号具有以下特性:
- 波长:自由空间300 μm
- 期:1 ps,
- 光子能量:4.14兆电子伏
此外,高频/ kB= 48 K温度，其中h为普朗克常数(6.62607004 × 10-34年J.S），F是频率和kB是boltzmann的常数（1.380649×10-23J / K)。
电磁光谱中的THz波段如图1所示。
图1所示。图中显示了太赫兹波段在电磁光谱中的位置
与邻居区域，即微波和光带相比，电磁频谱的该部分是最小的研究区域。
这就是为什么用“太赫兹间隙”这个术语来解释这个带相对于发达的邻近光谱区的初期阶段。这使得来自不同学科(如物理学、材料科学、电子学、光学和化学)的研究人员研究了太赫兹波的各种未被探索或未被探索的方面。beplay体育下载不了
太赫兹波的性质
虽然人们对太赫兹地区的兴趣可以追溯到20世纪20年代在美国，人们对这一地区的广泛研究只是在过去30年里进行的。一个关键的动机是特殊的波特性和在太赫兹频率范围内的广泛应用。
波浪的两个乐队中的中间特征在于它们之间。
这些特性可以总结如下:
- 渗透:太赫兹辐射的波长大于红外波长;因此，与红外(μm)相比，太赫兹波散射更小，穿透深度(cm范围内)更好。因此，干燥的非金属材料在这个范围内是透明的，但在可见光谱中是不透明的。
- 解决方法:与微波相比，太赫兹波的波长更短;这提供了更好的空间成像分辨率。
- 安全:光子在太赫兹波段的能量远低于x射线。因此，太赫兹辐射是非电离的。
- 光谱指纹:许多分子的振内和振间模式都在太赫兹范围内。
发展太赫兹波段的挑战
虽然太赫兹波段有几个迷人的特性，但也有一些特定于太赫兹技术的挑战。与邻近波段相比，太赫兹场不发达的主要原因是缺乏有效的、相干的和紧凑的太赫兹源和探测器。
这些源的这些特性可以在常见的微波频率源（如晶体管或RF / MW天线）中找到，以及在可见光和红外范围内工作的设备中半导体激光二极管。然而，要在太赫兹区域采用这些技术而不显著降低电力和效率是不可能的。
在太赫兹频率范围的低端，一般采用固态电子器件;然而，这些设备的滚落值是1/f2由于反应性电阻效应和较长的传输时间。另一方面，像二极管激光器这样的光学器件在太赫兹范围限制下表现不佳，因为缺乏足够小的带隙能量的材料。
太赫兹波段的另一个挑战是高损耗。太赫兹波在大气环境和潮湿环境中具有较高的吸收能力。图2描述了大气在电磁波谱上的衰减。
图2。不同大气情况下海平面的衰减:雨= 4 mm/h;雾=能见度100米;STD = 7.5 g/m3.水蒸气;2×STD = 15g /m3.水蒸气。从图片M. C.肯普通过IEEE explore
显而易见的是，THz范围内的信号劣化远远超过微波和红外条带。这部分是因为水分子在该范围内共振。
太赫兹波不利的大气特性使其成为以下两种情况下的合适工作频率区域:
- 航空:在太空中，环境是接近真空的，因此信号的吸收和衰减由于水滴不是问题。此外，星际尘埃的光谱特征位于太赫兹区域。因此，太赫兹技术已被广泛应用于射电天文学，如欧洲航天局赫歇尔空间天文台的发射。
- 短程:对于短距离应用，大气衰减可忽略不计，尤其是高吸收的频率。这使得拆除/识别这些窄线的效果更容易。因此，THz技术是一种非常有机动的工具，用于物理和化学等各种学科的基本调查。此外，它是具有高数据速率的短距离无线通信的有吸引力的选择。
太赫兹辐射的应用
太赫兹辐射可用于许多潜在的应用，包括太赫兹成像、光谱学和无线通信。
生物医学成像是太赫兹成像的一个分支。太赫兹波可以穿透人体组织达几百微米;因此，太赫兹医学成像可应用于体表诊断，如皮肤，嘴巴和乳腺癌检测， 和牙科成像。此外，太赫兹系统有潜在的市场安全应用,固体爆炸物探测， 和邮件筛选。最后但并非最不重要的是，THz成像是一种方便的半导体包装检查方法。
太赫兹光谱学是一种非常强大的技术来表征材料的性质和理解它们在该波段的特征。太赫兹光谱学增强了对许多单晶、微晶和其他晶体吸收特征的理解有机分子的粉末样品。
图3是鉴定麦芽糖分子振动模式的测量结果样本。
图3。在THz时域光谱系统中测得的麦芽糖的振动谱，上图显示了没有麦芽糖样品的测量的THz信号。下图箭头显示麦芽素分子的振动频率。插图显示麦芽糖的分子结构。从图片沈耀昌等通过应用物理快报。
ZZ光谱有生物化学科学的应用，如DNA特征和蛋白质结构分析。生产过程的在线控制是太赫兹光谱学的另一个潜在应用非接触和实时测量。可以肯定地操纵THz光谱，以将水合物质与干燥的物质区分为在THz频率中的高吸水性。例如，在造纸业中，THz光谱已被用于监测纸张的厚度和水分含量由制造商。
在一些应用中，如无损检测，太赫兹成像和光谱学都被采用。例如，在艺术史调查中，太赫兹成像和光谱学帮助成像古物，以揭示艺术品不同层的厚度显示材料类型。
图4显示的是普雷吉拉圣母的可见照片(左)和画作基于0.5 - 1太赫兹之间的综合光谱的太赫兹图像(右)。
图4。(a)在Preghiera的圣母像可见照片(b)在0.5至1太赫兹的综合光谱上的圣母像在Preghiera的太赫兹图像从图片J. Dong等人一般科学报告
太赫兹成像技术为画作的底层提供了数十微米量级的突破性细节信息。
此外，太赫兹成像和光谱学是两种强有力的定量和定性非侵入性检查方法制药固体剂型，片剂涂层，和活性药物成分。如图5所示为在THz区域包衣过程中，相同包衣时间的8片包衣层厚度的片间变化情况。
图5。每个片剂的平均涂布厚度与涂布时间之比，内页显示8片相同涂布时间为120 min的涂布厚度图(μm)。包衣厚度随片变化较大，变化明显。从图片Y. C.沉沉通过了国际药剂学杂志
太赫兹波段的电势
20世纪末和21世纪初，在太赫兹实验室进行大量实验的同时，研究人员主要关注太赫兹的各种潜在应用，并取得了很有前途的研究成果。事实上，这些令人着迷的实验结果是许多研究者深入THz领域，从不同的角度进行探索的巨大动力和动力。beplay体育下载不了
近年来，随着太赫兹研究领域的不断进步，太赫兹系统及其应用正在一些商业应用中找到自己的位置。然而，为了使太赫兹波能够在现实场景中竞争和克服其他技术，必须解决和/或改进各种问题。例如，需要大功率和紧凑的太赫兹源，太赫兹测量系统应该小型化，需要更快的太赫兹束扫描方法，太赫兹系统应该有更低的成本。
另一个新兴的研究领域是太赫兹无线通信。这方面的需求尤其大，因为它允许5G以外的高速无线通信。因此，需要各种研究来使太赫兹带成熟并充分发挥其潜力。
您想了解Terahertz Band Technologies的内容是什么？在下面的评论中分享您的问题。
