太赫兹引发技术革命

太赫兹引发技术革命

       太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。它之所以能够引起人们广泛的关注、有如此之多的应用，首先是因为物质的太赫兹光谱（包括透射谱和反射谱）包含着非常丰富的物理和化学信息，所以研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义；其次是因为太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质。

太赫兹(THz)辐射介于微波和红外之间.与微波、X射线、核磁共振(NMR)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.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.

　　红外、毫米波与太赫兹都是电磁波谱的一部分。红外波长范围从0.75至1000微米，频率范围为400至0.3THz；毫米波波长范围为1～100毫米，频率为30～300GHz，即0.03～0.3THz；太赫兹，是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波。它在长波段与毫米波重合，而在短波段与红外线重合。

　　在这三个波段内，电磁波辐射包括相干辐射的产生、传播和接收构成了内容十分丰富，用途特别广泛的研究领域。对于红外、毫米波的研究已经有相当的历史，并且与航空、航天、遥感、遥控、预警、监测等一系列关系国计民生的重大技术应用紧密关联。而由于缺乏有效的产生与检测方法，国际上对太赫兹的研究仅仅只有２０多年的历史，人们对该波段电磁辐射性质的了解非常有限，以致于该波段被称为电磁波谱中的太赫兹空隙。

　　科学家们已经达成共识：太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源，同时又是一个重要的交叉前沿领域。虽然目前利用太赫兹开发的产品非常有限，但可以预计的是未来各国将会投入庞大资源去开发太赫兹技术。

太赫兹前景看好

　　太赫兹的应用前景广阔，将对多个领域带来革命性变化。目前，已经投入实验性使用的是代替X光安全检测。据中科院上海技术物理研究所陆卫研究员介绍，相对于红外而言，太赫兹的波长更长，对物体的渗透性也更强。2003年美国哥伦比亚号航天飞机失事后，科学家从美国航天局提供的一块材料着手，利用太赫兹作了检测。材料里有90多个缺陷是对安全有害的，他们检测出了其中的大部分，漏检率只有百分之几，超过了其他检测方法。在美国的一些机场已经使用了太赫兹安全检测，不仅仅是从形态上，更是从化学组成上准确分辨爆炸物。

　　同时，可以“看”到太赫兹的射电望远镜也已经在我国使用。沈学础院士说，肉眼只能观察到发射450-750纳米波长可见光的天体，但这类天体只占总数的很小一部分，其他的天体也是在发光发热，但却是肉眼看不到的红外、太赫兹和毫米波。宽波段的射电望远镜则能帮助科学家们观测到这些不可见光，从而了解更多天体信息。

　　太赫兹另一个可能的用处是参与国际核聚变反应堆计划。沈学础院士告诉记者，从单个光子看，太赫兹的能量低，只有可见光的数百分之一。但一旦将太赫兹聚集起来，形成一个高能集束，由此放射出的一个脉冲能量可达几百兆瓦，可以为核聚变反应堆加热。建造一个高效、稳定、大功率的太赫兹发生器是科学家们研究重点之一。