仪器黑科技:太赫兹技术在进博会上的应用

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近日,我国首届国际进口博览会(以下简称“进博会”)在上海国家会展中心盛大开幕,国内外众多普通观众蜂拥而入,给上海出入境单位和展馆安保团队带来了巨大的压力。尤其是人群中携带的液体、信件类物品,如果仍然采用“请喝一口”或者“打开检查”等传统方式检查,势必会大大影响进场秩序和效率。为此,进博会动用了两款科技“神器”,高效、安全地解决了这一问题。

这两款“神器”就是上海理工大学庄松林院士团队与上海海关联合研发的太赫兹波谱液体检测仪和太赫兹波谱信件检测仪。对于液体和信件,只需用这两款太赫兹波谱检测仪一扫,就能在不到一秒的时间内知晓其是否存在安全隐患。事实上,这已经不是太赫兹技术第一次被应用于安防领域了。早在2014年,中国电子科技集团第38研究所就曾推出国内首台太赫兹安检仪。如今我国在这一领域颇有建树,已经将其初步应用于检查信件、识别炸药、无损探伤等场景。那么,太赫兹技术在其他领域是否也有应用空间?它与其他科学技术之间又能有怎样的碰撞与融合?

太赫兹时域光谱:识伪鉴真,保障质量

太赫兹时域光谱技术是近年来颇受国内外广泛关注的一大最新电磁波谱技术。它的基本原理就是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹电场,通过傅立叶变换获得被测物的光谱信息,从而分析和鉴定被测物的结构和物性。它目前主要应用于药品质量监管领域,在流水线上对药品进行光谱测量和标准对比,以便清除不合格的劣质药品。

现在国内外已经有多家企业对这项技术进行深入研究,并开始生产商用太赫兹时域光谱仪。我国国家重大科学仪器设备开发专项“基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪开发”,就是致力于性能稳定、质量可靠的基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪。

太赫兹波成像:明察秋毫,看透真相

太赫兹波成像技术也是通过太赫兹射线照射被测物来获取被测物信息的。只不过它还多了最后一步,那就是成像。相比于人们最为熟知和常用的X射线,太赫兹波的光子能量很低,约为X射线的十分之一,不会对活体生物组织造成电离损伤。当太赫兹波向人体照射时,光波只会停留在皮肤表面,而不会直接穿透入内部,这就保证了太赫兹波成像技术的安全性。

此外,太赫兹波在性能方面也不会输给X射线,它可以穿透衣物、塑料、陶瓷、土壤等物质,成像结果更加清晰。比如说,X射线成像仪无法识别具体爆炸物,但太赫兹波成像技术却可以轻松做到,这就是后者的优势所在。

太赫兹雷达:火眼金睛,反制隐形

隐形,一直是很多科幻小说热衷于描写的超能力,而现实生活中确实存在能够“隐形”的飞机。当然,隐形飞机的“隐形”并不是肉眼看不见,而是不让雷达侦察到它的存在。不过万物皆有天敌,隐形飞机也不例外。比如,太赫兹雷达就是一项能够反制隐形的“黑科技”。它以很短的波长、丰富的频率超越现有的隐形技术,透过吸波材料识别到隐形飞机的存在。

除此之外,太赫兹雷达强大的穿透力还可以探测地面下一定深度的地雷,为军事作战提供高质量的信息情报。目前,我国在太赫兹雷达领域已初具成果,去年成功测试的超高频率太赫兹雷达样机还得到了外媒的关注。相信未来,太赫兹雷达技术将会有更广阔的应用前景,我国在这一领域也将进入世界前列。

自2004年首次被美国提出并誉为“改变未来世界的十大技术”之一,太赫兹技术就逐渐被科学界所熟知。不少专家认为,它能够颠覆未来绝大多数行业,在人们的生产生活中有着广泛而深入的应用。至少从目前来看,它已经为安防、天文、通信、医学、军事、交通等领域带来了深远的影响。虽然现在微波、激光等现有技术的成本和效率还占有绝对优势,但在未来十到二十年间,太赫兹技术必将凭借高分辨率、强穿透力和强抗干扰能力等独特优点成为人类世界当中的核心技术。对于我国而言,未来十到二十年也将是与其他国家比拼太赫兹技术的关键时期,应当抓紧时间加快太赫兹技术的研究,争取在世界范围内不落于人后。

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