基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述

随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用,对其质量和性能检查的要求愈加引起重视,如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低,对大多数非极性物质透明,因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点,对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述,并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势,最后对其发展前景进行了展望。     

太赫兹探测与通信技术新进展

回顾了太赫兹技术的最新进展,并总结了未来的几个重要方向,重点介绍几种关键的太赫兹技术,包括太赫兹源、太赫兹传输、太赫兹调制和太赫兹检测。简要介绍了当前太赫兹技术的发展现状和应用情况,如射电天文学、物体无损检测、医疗成像、安检等太赫兹探测应用和太赫兹通信概况。对太赫兹探测和通信最新技术进展进行了回顾,给出了该领域的前瞻研究方向。     

太赫兹检测技术在炸药检测中的应用

介绍了太赫兹辐射光谱技术与成像技术在炸药相关检测领域的几个实际应用方向：太赫兹辐射对炸药所处的状态非常敏感,温度的不同和晶型的不同都会在太赫兹光谱中有所反映,不同晶向的炸药样品吸收特征也有所差别,可用于炸药精细结构的检测分析;利用太赫兹时域光谱装置测量各种单质化合物的光谱,再采用线性回归技术,对测量的混合化合物太赫兹谱进行分析,能得到混合材料的成分和相对含量,可用于研究混合炸药在不同状态下的表面组分变化情况;利用水分子对太赫兹辐射强烈的吸收特性,能够有效地对库存炸药表面水分布的变化情况进行无损检测与评价。这些研究方向可有效地应用于炸药的无损检测当中,为炸药状态的无损评价提供新的思路与方法。     

太赫兹复合材料无损检测技术及其应用

随着材料科学的迅速发展,复合材料、高分子材料在航空航天领域得到了广泛应用。由于这些材料的特殊性质,现有的较为成熟的探伤手段都不能有效对其进行检测。但对于太赫兹波来说,许多非极性、非金属材料都是半透明,可以有效探测到这些材料的内部缺陷。本文简要介绍了太赫兹的性质及太赫兹无损探伤原理,并以航天领域应用较广的几种复合材料为例对太赫兹无损检测应用做了简介。     

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

太赫兹成像技术在无损检测中的实验研究

太赫兹成像是一种新兴技术,为了将其应用在无损检测领域,提出了一种基于连续扫描的新型太赫兹成像系统.通过对隐藏的硬币和带小孔的金属板等样品进行检测,得到了清晰的图像.实验结果表明通过本成像系统可以对隐藏的金属样品进行鉴别,其空间分辨率低于0.5 mm.因而本系统可以成功地应用于无损检测.     

太赫兹技术在绘画类文物上的应用与展望

近十年来,太赫兹技术在各个领域都有了越来越多的应用,它在考古学与文物保护中的应用也有了初步发展.本综述基于国内外研究现状,重点回顾了基于光子学的太赫兹检测技术在绘画类文物上的应用.包括太赫兹时域光谱在颜料鉴别,太赫兹成像技术在壁画、油画等艺术品研究中的应用,并在此基础上,对太赫兹新技术在绘画与文物上的应用前景进行展望.     

太赫兹时域光谱技术检测复合材料与金属的脱粘缺陷

基于太赫兹时域光谱技术,提出应用太赫兹脉冲成像技术检测胶接结构中的脱粘缺陷,研究泡沫材料PMI与钢板胶接结构脱粘缺陷的检测.实验采用反射模式,分别对粘合部分与脱粘部分进行数据测试,对比分析发现数据在时域和频域范围均有明显区别.对待测样品进行二维扫描,应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值对待测样品进行成像.研究结果表明基于太赫兹时域光谱技术的太赫兹脉冲成像技术能够检测出泡沫材料PMI与钢板胶接结构的脱粘缺陷;应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值进行成像的结果,均可以分辨出样品的脱粘缺陷;不同的数据信息的成像效果不同.     

太赫兹近场成像技术及进展

太赫兹(THz)波具有能量低、穿透性强、频带宽等特点,因而太赫兹成像技术在无损检测、生物医药、安全检测等众多领域得到了广泛应用,在实际应用中如何提高太赫兹成像的分辨力变得越来越重要。由于太赫兹近场成像技术可突破衍射极限,获得分辨力为亚微米甚至是纳米量级的高质量图像,基于近场技术的高分辨THz成像技术相继被提出,并得到了进一步的应用。本文首先阐述了太赫兹近场成像的基本原理;其次总结了近场成像进展及增强方法;最后对太赫兹近场成像的未来进行了展望。     

太赫兹光谱检测不同橡胶材料研究

太赫兹检测技术是当前应用较为广泛的一种技术,其在安全检测、化学、生命科学等方面得到了应用。为了更好地研究太赫兹技术的应用,该文针对太赫兹在橡胶材料检测中的应用进行分析,得到不同橡胶材料的光谱特性等,通过太赫兹光谱检测技术,对不同橡胶材料的吸收系数、折射率等指标进行分析对比,有效地对不同橡胶材料进行区分。通过研究得出,太赫兹的橡胶材料中的应用价值;同时也通过该研究得出橡胶对太赫兹作用机制的影响,提供科学的研究依据。     

真空电子太赫兹器件研究进展

太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性,所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力.近些年,太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步.由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制,这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难.针对这些问题,研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、...     

太赫兹信号在几种塑料材料遮挡下的透射衰减

随着物联网时代的到来,人们对于更高带宽和更快速率的需求日益增加。太赫兹频段的引入为这一问题提供了一种新的解决方案。太赫兹信号具有穿透力强、对非金属材料具有较好的穿透性以及较高的分辨率等特点,在通信和成像领域具有巨大的潜力。本文基于光子辅助原理,搭建了利用光子外差拍频的方式产生386.2 GHz和438.4 GHz两个频率的太赫兹信号的太赫兹传输系统,并测量了太赫兹信号在聚4-甲基戊烯(TPX)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)这4种常见的塑料材质遮挡下的穿透损耗,得到了在室内环境下这些材料的衰减特性,且将实验结果与比尔吸收定律拟合。从实验结果发现5 mm厚的PP板和PE板对于太赫兹信号的衰减在1 dB以下,很薄的PP板和PE板对386.2 GHz和438.4 GHz两个频率的太赫兹信号的遮挡作用很微弱;实验所选频段的太赫兹信号几乎无法穿透15 mm厚的PMMA板。太赫兹信号在塑料材质中的透射衰减特性的探索与研究对毫米波通信系统中合适的天线材料的选择具有参考价值,在实际应用中起着重要的指导作用。     

连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件无损检测的实验研究

太赫兹无损检测作为一种新型技术,已经成为X射 线和超声无损检测技术的有力补充。太赫兹连续波成像技术可以进行实时成像,其扫描速度 和成像质量都能满足太赫兹无损检测的要求。本文利用连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件 进行了检测,得到了样件不同纵深处的二维太赫兹图像。测试结果表明该系统能测试样件内 部每一层中夹杂异物的位置、分布情况及轮廓,并能对异物的基本属性做出判断。本研究为 太赫兹连续成像系统用于航空、航天、电子等样件的无损检测提供了有借鉴意义的案例。     

从光子学角度看太赫兹技术的现状和发展趋势

太赫兹技术是当前极具发展潜力的热点技术。太赫兹源、太赫兹探测器以及太赫兹应用研究是太赫兹技术的三大研究重点。本文分析了太赫兹技术在光谱探测、成像探测和通讯应用方面的需求情况,介绍了现有主要的太赫兹源产生方法和特点,以及太赫兹探测器的分类和常见太赫兹探测器,并以其相邻谱段红外探测器的发展历程以及太赫兹探测器的发展现状为参照,从光子学的角度分析了太赫兹探测器的发展趋势以及可能面临的技术困难。     

基于狄拉克半金属的太赫兹探测器研究进展简介

太赫兹波具有安全性好、透射性强、指纹特性等特点，在无损探测、雷达成像、空间通信等领域展现出巨大的应用前景，在现阶段的科学研究中热度不减。狄拉克半金属具有量子反常霍尔效应、零带隙受拓扑保护和超高迁移率等特性，在太赫兹探测领域展现出非凡特性，为探索实现室温太赫兹探测提供了新思路。本文介绍了基于狄拉克半金属材料太赫兹光电探测器的研究现状，讨论了器件性能与探测机理，并对其在太赫兹光电探测领域的发展前景进行了展望。     

表面粗糙度对太赫兹反射测量的影响

材料表面粗糙度会影响太赫兹无损检测结果。当材料表面粗糙度在微波区可以忽略不计时,在波长更短的太赫兹频段则需要考虑在内。研究讨论了在太赫兹频率下粗糙表面散射对反射谱的影响。通过考虑单个样品的反射模型,利用基尔霍夫近似可以将粗糙表面的反射信号与光滑表面的反射信号进行关联。此外,采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统对不同粗糙度的葡萄糖片进行了测量,并对其反射光谱进行了分析。反射光谱结果表明,由于表面粗糙度引起的漫散射减弱了接收端反射光谱的强度。为了减小粗糙度对光谱的影响,提出了一种能恢复光谱功率的补偿方法。在0.5 THz和1 THz时,具有360目粗糙度规格样品的功率谱分别增加了约3 dB和9 dB。因此,可以认为所提出的粗糙表面光谱补偿方法在未来太赫兹无损检测技术的发展中具有一个特定的参考价值。     

太赫兹雷达及其隐身技术

近十多年来,太赫兹波技术领域基础研究的蓬勃发展带动了其应用领域的迅速扩大。本文主要介绍了应用于军事领域的太赫兹雷达的特点、国内外研究情况和存在问题,以及应用于隐身技术领域的泡沫型太赫兹吸波材料、太赫兹吸波涂层、左手材料的研究进展。     

无线通信应用太赫兹技术研究进展

在过去的几年里,由于不同频段电磁频谱的传播特性差异、对带宽需求以及技术利用能力提升,无线通信应用的电磁频谱不断提高。在通信领域,为满足无线数据传输需求的爆炸性增长,特别是5G通信的发展,毫米波中低频段应用已经成功实现工程化并开始商业化。而对于以光波为载体的更高频率电磁波的光通信,也已经发展了几十年。在常规无线电波(毫米波)与常规光学(远红外)之间,存在着一段长期未能有效利用的空闲频谱资源,目前被统称为太赫兹频段(0.1~10 THz)。太赫兹频段在高速无线通信领域具备明显优势,成为有潜力的6G通信核心技术。可以预见,对这项技术的使用将助力6G通信实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性全面提升的愿景。文章主要关注通信领域,重点介绍了太赫兹频段的特点、构建太赫兹系统功能的器件类型与工艺集成实现技术。最后,预测了太赫兹通信技术的一些应用场景,进而显示出该技术对通信领域和人们日常生活的促进作用。     

新型太赫兹光子晶体OAM光纤设计

太赫兹通信兼具微波通信和光波通信的优势,是解决通信容量紧缺难题的最有效技术手段之一。针对太赫兹波段吸收损耗严重及抗外在扰动差,难以支持长距传输问题,设计了一种基于环形光子晶体光纤(PCF)结构的新型太赫兹光纤。以现有常见材料作为光纤基底材质,通过创新光纤结构中空气孔排布方式,抵消材料高吸收损耗,以支持高性能轨道角动量(OAM)模式传输。选择最优参数,实现6个OAM模式群的高模式质量、低限制损耗和宽带宽的稳定传输。在0.2~0.9 THz宽波段内,实现模式纯度超过88.9%,限制损耗小于10^-7 dB/m。通过软件仿真实验设计,解决了太赫兹与OAM技术相结合的关键问题,为模分复用(MDM)技术在太赫兹通信系统的应用奠定了理论研究基础。