基于反射式太赫兹时域谱的水太赫兹光学参数测量与误差分析

利用垂直反射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术 测量了水的THz光学参数并对测 量误差进行了分析。测量过程中,把高阻Si片的空气-Si表面作为参考信号,Si-水表面最 为样 品信号,通过两者之比的传输函数计算得到了水的THz折射率和吸收率,然后应用误差传 播理论分析这些光学参数的误差。结果发现,折射率和吸收率误差中,由多次测量引入的随 机 误差在0.1~1.1THz范围内基本不变,而在接近0.1THz和1.1THz处误差变大,即呈现U型 分布。这表明,在接近0.1THz和1.1THz时, THz-TDS仪器的测量灵敏度下降;由高阻Si片厚 度和Si折射率误差引入的误差比THz-TDS多次测量引入的随机误差大得多,在 0.1~1.1THz 范围对应的水折射率误差分布较均匀,而对应水的吸收率误差随着频率的增加而增大。本文 的方法同样适用于类似的垂直反射式THz-TDS系统提取其它材料的THz光学参数及其误差 分析。     

频率漂移不敏感太赫兹波透射测量系统设计

当太赫兹波源频率发生漂移时,由于干涉效应会影响太赫兹波对样品透射测量结果的精度。设计了一种频率漂移不敏感的双光路透射测量系统。用MATLAB建立了F-P干涉效应仿真模型,对参数进行了优化,分析比较了太赫兹波源频率漂移对单路和双路透射测量系统测量精度的影响。结果表明,该测量系统有效地克服了太赫兹辐射源频率漂移对测量的影响,提高了测量精度。     

小麦粉中偶氮甲酰胺的太赫兹时域光谱检测

利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术对偶氮甲酰胺(小麦粉添加剂)、小麦粉及两者混合物进行测试,获得其在0.20~2.00 THz波段的吸收谱与折射率谱。结果显示,偶氮甲酰胺在1.93THz处存在1个明显的特征吸收峰,可用于物质识别。此外,随着混合物中偶氮甲酰胺含量的减少,样品的吸收系数逐渐上升,折射率逐渐下降。通过偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对小麦粉中偶氮甲酰胺的含量进行定量分析。结果表明,混合物中偶氮甲酰胺含量与吸收系数、折射率都有良好的线性关系,其中基于吸收系数PLS模型相关系数可达到0.999 9,标准误差为0.06%,检出极限可达0.11%,最大绝对偏差小于0.19%。     

基于太赫兹时域光谱技术的磺胺甲噁唑多晶型现象

磺胺甲噁唑(SMX)作为典型的一类光谱抗生素,经常被用于敏感菌引起的各类感染。由于其晶体内部结构的不同,SMX 将以两种不同的多晶型形式存在。不同晶型常常具有不同的物理化学性质,这些差异可能会对药物的流动性、稳定性以及药效等有较大影响。新兴发展起来的太赫兹光谱技术对于分子间弱的相互作用及大分子的骨架振动、偶极子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶格的低频振动吸收都非常敏感,在药物以及生物等领域获得了重要的应用。利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下对两种不同多晶型SMX 类药物在0.2~1.5 THz 范围内进行了光谱测量,得到对应的吸收谱,发现其在太赫兹波段都有明显的特征吸收峰,可作为其指纹谱用于该类药物多晶型的识别。不同温度下(95~296 K)获得太赫兹时域波形以及对应的频域吸收谱图,结果发现时域波形以及频域吸收谱均与温度呈现规律变化。该研究结果表明THz-TDS 技术药物与生物领域研究、区分药物分子多晶型现象等方面具有重要的应用。     

连续波THz-CT在医学成像中的应用研究

太赫兹已经被用于对三维物体进行计算机辅助层析成像,但具有很高的折射损耗。设计了基于耿氏二极管和返波振荡器的连续波断层成像实验装置,对聚四氟乙烯模型进行扫描获得投影数据,然后利用滤波反投影算法对投影数据进行重建得到断面图像,用于研究折射对投影及图像的影响。最后对人体牙齿样本进行扫描和重建,探讨THz-CT在医学成像特别是牙齿等骨骼成像中应用的可行性和前景。     

利用有限差分法计算真实头模型脑电正问题

脑电研究领域的两个关键问题是脑电正问题和脑电逆问题,脑电正问题是脑电逆问题的基础.由于复杂、非规则真实头模型中的脑电正问题不存在解析解,因此脑电源分析依赖于正问题数值算法的精度和效率.文章首先详细推导了有限差分算法求解三维各向同性脑电正问题的数学模型,然后在三层同心球模型上通过与解析解比较验证了该算法的精度和效率,最后将该算法应用于真实头模型.仿真结果表明,有限差分法可以有效地处理任意形状几何体的电位场分布问题,是模拟计算真实头模型中脑电正问题的有力工具.     

维甲酸和叶酸的太赫兹光谱

利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）在室温下对两种抗肿瘤维生素类药物维甲酸和叶酸在0.2～1.8 THz范围内进行了光谱测量,得到对应的吸收谱和折射率谱,发现叶酸和维甲酸在太赫兹波段都有明显的特征吸收峰,可作为其在太赫兹波段的指纹谱用于药物分子识别。同时,采用Gaussian03软件进行了单分子的密度泛函理论模拟,模拟中采用B3LYP结合高斯型基组6～31 G（d,p）,理论计算与实验结果基本吻合。另外,采用Gaussian-View3.0对叶酸和维甲酸在THz波段的特征吸收峰进行了指认。结果证明:利用太赫兹光谱技术结合密度泛函理论模拟对两种抗肿瘤维生素类药物分子识别及其新药研制具有一定的参考意义。     

基于太赫兹光谱技术的抗生素类药物检测研究

本文利用太赫兹时域光谱技术在室温下对几种在临床和人们日常生活中常用的抗生素类药物阿莫西林、青霉素钠、头孢氢氨苄和头孢拉丁进行了光谱测量,获得了四种物质在0.2-1.7THz波段的吸收谱和折射谱,发现这四种抗生素类药物在太赫兹波段均存在明显的特征吸收峰,可作为其在太赫兹波段的指纹谱用于药物分子识别。本研究表明,太赫兹时域光谱技术在常用抗生素类药物的物质鉴别及药品质量检查方面有着广泛的应用前景。     

基于太赫兹时域光谱的半导体材料参数测量

根据太赫兹时域光谱系统(TDS)的测量原理,提出了一个考虑F-P效应的半导体材料参数测量方案.利用该方案可以在时域波形中,截取多个反射回峰,以提高材料参数提取的精确度.另外,考虑到多重反射对样品厚度的准确性要求较高,提出了一种有效的厚度优化方法.以GaAs为待测样品,利用上述方法精确提取了其折射率与消光系数谱.并采用返波振荡器(BWO)作为太赫兹辐射源对相同样品进行测量,有效的验证了使用TDS系统对半导体材料参数测量的准确性.     

结合小波去噪的THz图像多尺度增强算法研究

针对返波管获得的连续THz透射图像对比度低且噪声大的特点,提出了一种结合小波去噪的多尺度图像增强算法.该算法先用图像金字塔变换对THz图像进行多尺度分解,然后采用指数变换在空域对获得的细节图像进行增强.为减小放大噪声的影响,在重构增强图像的过程中对每一分解层次的近似图像采用小波软阈值方法进行去噪,并对小波图像采用非线性...