太赫兹快速成像技术研究进展

太赫兹(terahertz,THz)成像技术有广泛的应用前景,但受现有太赫兹辐射源限制,传统太赫兹成像技术采用点扫描探测方式,导致图像采集时间过长,限制了该技术的进一步发展和应用.为了提高太赫兹成像速度,近几年提出了许多技术方案.简要介绍了传统的点扫描太赫兹成像技术,分析了影响太赫兹成像速度的原因,综述了包括快速扫描成像、太赫兹单像素成像、太赫兹波电光调制二维成像、二维太赫兹波探测器阵列(太赫兹相机)直接成像等太赫兹成像技术及其优缺点.     

基于压缩传感的单点太赫兹成像

太赫兹（Terahertz,1THz=1012Hz）波通常是指频率在0．1THz-10THz（波长在3mm-30urn）范围内的电磁辐射．随着THz相关技术的发展,THz成像技术在更多领域将显示其更大的实用价值．在本文中,我们对物体进行单点THz成像,此系统的核心是一个单像素探测器和一系列随机掩膜板．成像的方式是基于压缩传感理论（cs）．此理论主要包括信号稀疏表示,编码测量和重建算法三部分．其核心思想是将压缩与采样合并进行,首先采集图像的非自适应线性投影（测量值）,然后根据相应重构算法由测量值重构原始图像．此系统通过测量图像和单一掩膜板的内积来得到单-THz强度值,最后得到一系列与掩膜板数目相同的测量值．CS理论可以从比N2少得多的测量值中来重建一幅NxN的图像,从而缩短成像时间,这种单点成像系统消除了对物体或THz波束进行光栅扫描的必要,不但提高了成像速度,而且保持了单像素探测的高灵敏度．我们利用连续THz波源一返波振荡器来进行实验并得到了初步实验结果．     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

太赫兹时域光谱成像系统的研究进展

太赫兹时域光谱成像技术具有穿透性、超快时间分辨能力、指纹光谱特性、安全无辐射电离等显著特点,在物质成分光谱分析、工业材料无损检测领域具有独特的应用价值,成为近些年来的研究热点。基于此,从成像体制和成像算法两个方向进行介绍。在成像体制层面,全面介绍了逐点扫描成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹光电导阵列成像等二维的成像方式,以及突破衍射极限的太赫兹近场成像技术;在成像算法层面,介绍了飞行时间成像和断层扫描成像技术等三维成像方式。列举了太赫兹技术在生物医学、无损检测、安防检测等领域的应用。最后总结了当前太赫兹时域光谱技术所面临的问题。     

太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展

分析了太赫兹波的特点及其在人体成像安检中应用的潜在优势,概述了国内外太赫兹人体成像安检的发展现状,总结了太赫兹人体成像安检技术正在向阵列化、多频段、复合式方向发展,并对国内外学者在太赫兹图像处理算法上的研究成果进行了总结。     

太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述

在医疗领域中,人们对于太赫兹成像与光谱的研究早已不再停留于几年前的基础研究了,而是深入到了以组织、细胞、皮肤成像以及中医药学检测分析等的集中研究.相比传统意义上的医疗手段,如超声波、X光、核磁共振及红外线等,太赫兹波技术具有更加显著的优势,主要体现在宽带光谱分析能力强、分辨率高及耗能低等方面.围绕着太赫兹成像和光谱技术...     

太赫兹量子级联激光器制备及其成像应用

太赫兹辐射源是太赫兹频段应用的关键器件．全固态相干太赫兹量子级联激光器作为一种重要的太赫兹辐射源具有能量转换效率高、体积小、轻便和易集成等优点．介绍了太赫兹量子级联激光器在激射频率和最高工作温度方面的研究进展,重点讨论了太赫兹量子级联激光器的制作工艺和测试方法．最后简单概述了太赫兹量子级联激光器在成像领域的应用．     

太赫兹科学技术及其应用研究

太赫兹技术是一个具有广泛应用前景的新兴学科,近10年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用研究的迅速扩大。文章简要介绍了太赫兹波的重要特性集、太赫兹技术的研究现状及应用前景,重点介绍了太赫兹科学技术在物体成像、生物医学、公共安全、网络通信和天文物理等领域的研究进展。     

2020年太赫兹科学与技术热点回眸

 2020年太赫兹科学与技术在辐射源、探测器、5G/6G通信、医疗、农业、安检与军事等领域取得了一系列突破性发展,为太赫兹的工程应用和产业化起到了积极的推动作用。对2020年太赫兹科学与技术关键热点,包括6G通信、太赫兹医疗、太赫兹军事应用等进行了概述,并展望了其未来发展。     

Nb_5N_6 microbolometer太赫兹检测器

随着太赫兹科学技术的快速发展,太赫兹检测器件的性能也在不断提高,为微弱信号的检测和太赫兹成像奠定了坚实的基础.本文针对Nb5N6薄膜材料,研制了Nb5N6microbolometer阵列芯片及其基于这种芯片的太赫兹准光型接收机.单个Nb5N6 microbolometer的直流电压响应最高达760V/W,对应的直流噪声等效功率(NEP)为1.3×10-11 W/√Hz.在实际系统中,由串联结构的Nb5N6 microbolometer构成的准光接收机,光学电压响应率高达428V/W,对应的光学噪声等效功率(NEP)为2.3×10-11 W/√Hz.Nb5N6 microbolometer太赫兹检测器室温工作、工艺简单、检测灵敏度高,响应时间快,便于集成超大规模阵列,为太赫兹信号检测提供了一种有效的途径.     

Recent progress in terahertz science and technology

The relatively new technique of coherent electromagnetic radiation, in the region of 1012 Hz, has potential to detect the nature of low energy processes in physics, chemistry and biomedicine. In this review article, an overview of recent progress of terahertz (THz) science and technology is presented. The development of the THz generation and detection system, the THz radiation applications which include THz time-domain spectroscopy and T-ray imaging, and the future potential of THz wave research are discussed.     

重金属快速检测技术研究进展

由于重金属在工农业生产中的应用越来越广泛,致使环境重金属污染日益严重.为应对减轻环境重金属污染和确保人体健康的需求,新型的重金属快速检测技术成为了研究热点.针对重金属传统检测技术的仪器昂贵、需专业操作人员、不易携带、程序繁琐和耗时较长等缺陷,多种具有快速、灵敏、准确、易携带、现场实时特点的重金属快速检测技术得到了快速发...     

Research progress of magnetic resonance imaging contrast agents

Magnetic resonance imaging (MRI) is a clinical diagnostic modality, which has become popular in hospitals around the world. Approximately 30% of MRI exams include the use of contrast agents. The research progress of the paramagnetic resonance imaging contrast agents was described briefly. Three important approaches in the soluble paramagnetic resonance imaging contrast agents design including nonionic, tissue-specific and macromolecular contrast agents were investigated. In addition, the problems in the research and development in future were discussed.     

纳米氧化石墨烯在肿瘤显像和治疗领域的研究进展

纳米氧化石墨烯,即石墨烯的氧化衍生物,作为一种新型二维的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优异的光热效果等性质,已成为纳米医学领域中备受关注的研究热点.它含有大量的活性化学基团,比如羧基、羰基、羟基和环氧基等,既容易对其进行生物化学功能化,又使其具有很好的生物相容性,因此在生物医学领域中表现出很强的应用潜能.首先简要概述了纳米氧化石墨烯的制备与功能化方法,然后重点介绍它在生物医学领域的应用研究,包括其体内外毒性测试和肿瘤显像与治疗方面的研究进展.     

贵金属纳米材料用于生物成像研究进展

 贵金属纳米材料在光稳定性、光信号强度、生物兼容性等方面具有其他材料无法比拟的优势,已成功应用于各科学研究领域,尤其是在生命科学与生物医学研究等方面具有广阔的应用前景。本文简介贵金属纳米材料在荧光成像、拉曼成像、暗场成像的成像原理及优缺点,综述贵金属纳米材料在生物成像方面的最新研究进展。随着纳米合成技术的快速发展及检测手段的提高,贵金属纳米材料将会从基础的科学研究领域更全面地走向实际应用。而单分子光谱和光学显微成像技术取得了长足的进步,很有可能带给生物成像表征手段一次全新的革命。     

Subpixel imaging method with area-array CCD sensors and experiment

A novel high resolution imaging technique—subpixel imaging with area-array CCD sensors—is presented. The imaging method is practical as demonstrated by the computer simulation and experimental results. It is useful to reduce the effective focal length and enhance the spatial resolution. As there are no moving elements, the subpixel imaging system will be suitable for space application.     

稀土元素Gd、Ho和Dy在磁共振成像应用的研究进展

Gd、Ho和Dy因其独特的光学和磁学性质而在生物成像等方面有着广泛的应用.在镧系元素中,Gd~(3+)具有7个不成对的电子,可以提供高的弛豫度,已被广泛地用于磁共振成像(MRI)造影剂,而Ho~(3+)和Dy~(3+)具有最短的电子弛豫时间和最高的有效磁矩,因此有良好的高场T_2弛豫效果.介绍了基于这3种稀土元素的纳米材料在MRI方面的应用.