高大上的“太赫兹”究竟有什么作用第一点

高大上的“太赫兹”究竟有什么作用

在电磁波谱中有一段尚未被人类有效认识和利用的真空地带。其频率范围为100 GHz-10 THz（Terahertz，1×10e¹² Hz），位于微波和红外辐射之间，这就是“太赫兹空隙”。长期以来，在微波、可见光、红外等技术被广泛应用的情况下，太赫兹在科研和应用方面却相对滞后，主要原因是缺少有效的太赫兹探测器和发射源，直到近十几年，随着科研手段的提高，人们在这一领域的研究才有了较大的发展。这个特殊波段被认为将开启本世纪的科技前沿革命。2000年，欧盟设立了国际联合项目“THz-Bridge”；2004年，美国政府将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一；2005年，日本将太赫兹技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首；同年，在我国举行了以“太赫兹科学技术的新发展”为主题的香山科学会议，为国内太赫兹技术的大力发展奠定了基础。

太赫兹波段在电磁波谱中的位置

由于太赫兹波在电磁波谱中所处的特殊位置，与其他波段的辐射相比，具有许多独特的优点。与微波、毫米波相比，太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；太赫兹脉冲很短，所以具有更高的时间分辨率。与红外辐射相比，太赫兹波可以更容易地穿过沙尘、烟雾，受恶劣气候条件的影响比较小，并且具有更宽的视场搜索范围。与X射线相比，太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，另外，太赫兹波能够穿透大多数非极性材料，并且生物大分子的振动和转动频率的共振频率在太赫兹波段，适合对生物组织进行活体检查。太赫兹的上述特性在光谱成像、无损检测、安全检查、生物医疗、保密雷达、射电天文、宽带通信等领域具有广阔的应用前景。

一、医学诊断及成像

传统的人体透视和摄片都使用X射线，但X射线对人体会带来副作用。太赫兹波也具有类似X射线的穿透能力，但其光子能量小，对人体的辐射能量比X光小100万倍，因此不会对人体造成辐射性伤害。另外，X光穿透性很强，无法细致区分正常细胞与癌细胞，超声波穿透性又稍弱，照射不到细胞内部，只能“看到”直径大于1毫米的癌症肿瘤。而太赫兹波却恰好能够检测到细胞内部生化信号的变化，分辨出正常细胞和癌细胞的不同。