專利名稱：基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太赫茲應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前斷層掃描技術(shù)主要采用X射線等高能量穿透性強(qiáng)的射線，技術(shù)固然成熟，但是由于射線能量高，所以對人體和環(huán)境的損害很大，使用具有較大副作用和危險性，而太赫茲波(簡稱“THz波”)頻率比X射線低很多，能量不足以電離生物分子，所以在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，同時THz波還能夠穿透高強(qiáng)度聚乙烯/聚丙烯等非極性材料。基于以上特性，THz波的斷層掃描技術(shù)就可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和隱藏物體安檢等領(lǐng)域，具有很高 的實際應(yīng)用價值。太赫茲量子級聯(lián)激光器(簡稱“THz QCL")作為THz源具有功率高( 10mW)，體積小，易集成等突出特點，如果選擇脈沖工作模式則工作溫度可提高至IOOK以上，完全達(dá)到了實際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。太赫茲量子阱探測器(簡稱“THz QWP”)是一種與THz QCL工作頻率范圍非常匹配的低維半導(dǎo)體探測器，器件對可探測范圍內(nèi)的THz光的響應(yīng)速率可達(dá)GHz量級(ns量級)，非常適合在脈沖激射型THz QCL為輻射源的成像系統(tǒng)中作為THz光的檢測器，同時在高靈敏度和高分辨率探測尤其是在焦平面陣列制備方面具有獨特的優(yōu)勢。此外THzQWP是一種重要的窄帶探測器，與其他寬帶探測器相比具有很好的光譜分辨能力，無論是在連續(xù)THz輻射源還是脈沖THz輻射源情況下，器件均具有很好的濾光功能，可有效消除噪聲信號的干擾，提高成像質(zhì)量。目前，基于GaAs/AlGaAs材料體系的量子阱探測器主要有光電導(dǎo)型和光伏型兩種，已報道的THz波段的量子阱探測器多屬于光電導(dǎo)型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)及方法，能夠有效獲取樣品斷層的圖像信息。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，包括太赫茲源部分、傳輸匯聚光路系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平行掃描臺以及太赫茲信號檢測部分，所述太赫茲源部分包括太赫茲量子級聯(lián)激光器、與所述太赫茲量子級聯(lián)激光器相連的驅(qū)動電源、以及斬波扇；所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)包括第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組；所述太赫茲信號檢測部分包括太赫茲量子阱探測器、與太赫茲量子阱探測器相連的信號處理模塊以及鎖相放大器，所述信號處理模塊和鎖相放大器分別與計算機(jī)相連；所述太赫茲量子級聯(lián)激光器發(fā)出的太赫茲波經(jīng)過聚乙烯窗片射出；所述斬波扇直接位于聚乙烯窗片外對出射的太赫茲波進(jìn)行調(diào)制；所述第一離軸拋面鏡組將經(jīng)過斬波扇發(fā)散的太赫茲波匯聚成平行光束傳輸至位于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上的樣品，經(jīng)過樣品透射后的太赫茲波經(jīng)過第二離軸拋面鏡組收集匯聚，再經(jīng)過聚乙烯窗片到所述太赫茲量子阱探測器；所述太赫茲量子阱探測器收到太赫茲波后產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號；所述信號處理模塊將所述電流信號提取為電壓信號，并進(jìn)行放大；所述鎖相放大器對電路輸入的電壓信號進(jìn)行讀取和顯示；所述計算機(jī)用于記錄所述鎖相放大器的電壓信號值，并將其與被測樣品的位置信息一一對應(yīng)，得到被測樣品的太赫茲信號透射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。所述旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上的樣品中心位于第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組焦點處。所述太赫茲量子級聯(lián)激光器發(fā)出的太赫茲波的頻率為2. 9THz。所述太赫茲量子阱探測器的探測頻率范圍為2. 0-6. OTHz。所述太赫茲量子阱探測器的峰值探測頻率為3. 22THz。所述太赫茲量子阱探測器的有源區(qū)包括23個周期結(jié)構(gòu)，每個周期結(jié)構(gòu)內(nèi)包含交替生長的GaAs層和Alatll5Gaa 985As層各一層。所述信號處理模塊包括依次連接的信號處理電路、低噪聲放大器及鎖相放大器；所述信號處理電路包括電壓放大器，供電電池和分壓電阻，所述供電電池、分壓電阻與太赫茲量子阱探測器串聯(lián)為閉合回路，并采用電壓放大器提取所述分壓電阻兩端的電壓。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是還提供一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)的掃描成像方法，包括以下步驟(I)太赫茲量子級聯(lián)激光器發(fā)射出太赫茲信號，然后將信號采用斬波扇調(diào)制，并將調(diào)制后的信號由一組離軸拋面鏡匯聚，然后傳輸至樣品；(2)所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)將透射的太赫茲信號匯聚并傳輸至所述太赫茲量子阱探測器；(3)所述太赫茲量子阱探測器將接收到的透射中的太赫茲波轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā)送至所述信號處理模塊進(jìn)行處理；(4)同步控制所述旋轉(zhuǎn)平行掃描臺、信號處理模塊，并且采用Hough變換數(shù)據(jù)處理方法對收到的電信號進(jìn)行處理，再將處理后的數(shù)據(jù)利用斷層還原算法還原得到斷層圖像信
肩、O所述步驟(I)中樣品至于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上，采用10°、20°、30°、或45°的角度間隔，平行掃描步長為1mm。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明主要是利用電壓驅(qū)動的THz QCL作為發(fā)射源，光電導(dǎo)型THz QWP作為探測器進(jìn)行物體的斷層掃描THz QCL發(fā)射出的THz波經(jīng)調(diào)制后匯聚到樣品上，QffP提取透射的THz信號，然后經(jīng)過放大，利用同步控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后還原被測物體的斷層圖像。(I)本發(fā)明采用了工作頻率范圍與太赫茲量子級聯(lián)激光器激射頻率范圍相匹配的太赫茲量子阱探測器作為探測器，該探測器具備快速響應(yīng)、高探測率的特點，非常適合對太赫茲量子級聯(lián)激光器所發(fā)射的太赫茲信號的檢測。(2)本發(fā)明采用的太赫茲量子阱探測器為半導(dǎo)體窄譜探測器，響應(yīng)峰與激光器激射頻率相近，響應(yīng)效果好，在成像過程中具有很好的濾光功能，可以有效減少THz頻段外的噪聲信號對成像結(jié)果的影響，使太赫茲透射成像的效果更好。(3)本發(fā)明所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像裝置采用了在太赫茲頻段、有很好的反射(或透射)特性的光學(xué)附件，如高強(qiáng)度聚乙烯，可以使測量裝置達(dá)到盡可能大的太赫茲波收集效率。(4)本發(fā)明基于太赫茲量子級聯(lián)激光器和太赫茲量子阱探測器的斷層掃描系統(tǒng)及方法實現(xiàn)了 THz波斷層掃描成像技術(shù)的實際應(yīng)用，對THz成像應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和推廣有重要意義。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中太赫茲量子阱探測器的光響應(yīng)譜與太赫茲量子級聯(lián)激光器激光發(fā)射譜線圖；圖3是本發(fā)明中采用為厚度分別為I. 8mm和5. Omm高密度聚乙烯(HDPE)材料和
2.2mm高密度聚丙烯(HDPP)材料在I. 5-10. OTHz光頻段的透射譜測量結(jié)果圖；圖4是本發(fā)明中采用局域太赫茲量子器件的斷層掃描系統(tǒng)獲得的樣品截面結(jié)果示意圖，圖4A為圓形聚乙烯外罩形狀及厚度截面還原結(jié)果為缺陷的聚丙烯截面還原結(jié)果，圖4B為缺陷的聚丙烯截面還原結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實施方式涉及一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，如圖I所示，包括太赫茲源部分、傳輸匯聚光路系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平行掃描臺以及太赫茲信號檢測部分，所述太赫茲源部分包括太赫茲量子級聯(lián)激光器2、與所述太赫茲量子級聯(lián)激光器2相連的驅(qū)動電源I、以及斬波扇3 ;所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)包括第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組；所述太赫茲信號檢測部分包括太赫茲量子阱探測器10、與太赫茲量子阱探測器10相連的信號處理模塊以及鎖相放大器11，所述信號處理模塊和鎖相放大器11分別與計算機(jī)9相連；所述太赫茲量子級聯(lián)激光器2發(fā)出的連續(xù)太赫茲波經(jīng)過聚乙烯窗片射出；所述斬波扇3直接位于聚乙烯窗片外對出射的太赫茲信號進(jìn)行調(diào)制；所述第一離軸拋面鏡組將經(jīng)過斬波扇3發(fā)散的太赫茲光匯聚至位于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺8上的樣品，經(jīng)過樣品透射后的太赫茲信號經(jīng)過第二離軸拋面鏡組收集匯聚，再經(jīng)過聚乙烯窗片到所述太赫茲量子阱探測器10 ;所述太赫茲量子阱探測器10收到太赫茲光后產(chǎn)生相應(yīng)的光電流信號；所述信號處理電路將所述電流信號提取為電壓信號，并進(jìn)行放大；所述鎖相放大器11對電路輸入的電壓信號進(jìn)行讀取和顯示；所述計算機(jī)9用于記錄所述鎖相放大器11的電壓信號值，并將其與被測樣品的斷層信息一一對應(yīng)，得到被測樣品的太赫茲信號透射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。其中，所述信號處理模塊包括依次連接的信號處理電路、低噪聲放大器及鎖相放大器，并由電源提供穩(wěn)定偏壓。所述信號處理電路包括電壓放大器一個，供電電池一節(jié)，分壓電阻一個，電路連接線若干，其中，供電電池、分壓電阻與太赫茲量子阱探測器串聯(lián)為閉合回路，并采用電壓放大器提取分壓電阻兩端的電壓。
如圖I所示，本發(fā)明提出的基于太赫茲量子級聯(lián)激光器和太赫茲量子阱探測器的斷層掃描系統(tǒng)，包括A. THz源部分、B.傳輸匯聚光路和旋轉(zhuǎn)平行掃描臺、C. THz信號檢測部分。A. THz源部分，包括驅(qū)動電源I、太赫茲量子級聯(lián)激光器2、斬波扇3 ；THz QCL安裝于冷頭內(nèi)的熱沉之上，在發(fā)射THz信號的窗口處裝有高強(qiáng)度聚乙烯窗片，主要起到密封冷頭環(huán)境和得到高的THz波透過率。其中所述的驅(qū)動電源為電壓源，選擇方波電壓信號驅(qū)動，占空比為50%，頻率為0. 5Hz，驅(qū)動電壓幅度為13V-14. 67V。所述激光器工作溫度為17K，發(fā)射的連續(xù)THz頻點為2. 9THz，由圖2右上方的曲線所示對于厚度為I. 8mm的高強(qiáng)度聚乙烯窗片的透過率約90%，由圖3所示。由聚乙烯窗口發(fā)射出的THz信號被斬波扇3所調(diào)制，調(diào)制頻率為20Hz。B.傳輸匯聚光路和旋轉(zhuǎn)平行掃描臺，該部分包括第一離軸拋面鏡4、第二離軸拋面鏡5、第三離軸拋面鏡6、第四離軸拋面鏡7、旋轉(zhuǎn)平行掃描臺8 ;所述的量子級聯(lián)激光器發(fā) 射出THz信號之后由第一離軸拋面鏡4接收，第一離軸拋面鏡4將THz波匯聚成平行光束傳輸給第二離軸拋面鏡5,第二離軸拋面鏡5和第三離軸拋面鏡6為共焦點,樣品置于焦點處，旋轉(zhuǎn)平行掃描臺位于焦點的正下方，控制樣品斷層的掃描；第三離軸拋面鏡6接收到透射過樣品的THz信號，然后將信號匯聚成平行光傳輸至第四離軸拋面鏡7，第四離軸拋面鏡7再將THz信號聚焦至THz信號檢測部分。其中，所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)包含第一組的第一個離軸拋面鏡將發(fā)散的THz波匯聚成平行光束傳輸至第二個拋面鏡匯聚；采用兩組離軸拋面鏡，離軸拋面鏡規(guī)格為2"f/2 (底面直徑為50. 8_，焦距為10. 16_)，太赫茲信號通過第一組離軸拋物面鏡匯聚到樣品上，透射之后的THz波由第二組離軸拋面鏡收集匯聚到探測器THz QWP，其中位于樣品兩端的兩只離軸拋面鏡共焦點，旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上的樣品中心就位于焦點處。其中，第一離軸拋面鏡4、第二離軸拋面鏡5、第三離軸拋面鏡6、第四離軸拋面鏡7均為90度離軸拋物鏡，其反射的有效焦距均為101. 6mm,反射面均為鍍金拋物面，其對
2.9THz電磁波的反射率均為99%。C. THz信號檢測部分，包括電腦9、太赫茲量子阱探測器10(THz QWP)、鎖相放大器
11以及未標(biāo)記出的信號轉(zhuǎn)換電路和低噪聲放大器；所述的離軸拋面鏡7傳輸透射的THz信號，然后透過QWP冷頭的聚乙烯窗片，并匯聚于QWP的感光面上，并產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號；所述信號處理電路將所述電流信號提取為電壓信號，并利用低噪聲放大器放大，放大倍數(shù)設(shè)定為100 ;電腦9用以獲取鎖相放大器所記錄的電壓信號值，并控制所述的旋轉(zhuǎn)平行掃描臺8的位移，使獲得的信號與樣品斷層一一對應(yīng)，得到被測樣品的斷層太赫茲透射信號圖。所述太赫茲量子阱探測器為光電導(dǎo)型低維半導(dǎo)體探測器，其有源區(qū)采用分子束外延方法在半絕緣的GaAs襯底上交替生長GaAs層和AlaCll5Gaa 985As層而形成，有源區(qū)總共有23個周期結(jié)構(gòu),每個周期結(jié)構(gòu)內(nèi)包含交替生長的GaAs層和Ala 015Ga0.985As層各一層,器件尺寸為8001111^80011111(長X寬)，器件的峰值探測頻率為3. 22THz，其在2. 9THz處的響應(yīng)幅度為歸一化光響應(yīng)幅度的40%，如圖2所示，器件的工作溫度為3. 15K，外加偏壓為30. 9mV。其中，所述太赫茲量子阱探測器為光電導(dǎo)型太赫茲量子阱探測器。進(jìn)一步優(yōu)選地，THzQffP工作溫度為3. 15K，在3. 22THz處的峰值響應(yīng)率為0. 5A/W，探測率達(dá)10ncm. Hz1/2/W,相應(yīng)的NEP為8X 10_13W/HZ1/2。THz源量子級聯(lián)激光器發(fā)射的連續(xù)THz波頻率為2. 9THz，采用的量子阱探測器探測頻率范圍可覆蓋2. 0-6. OTHz。本裝置用于對樣品斷層的進(jìn)行成像，具體為基于太赫茲量子器件，測量裝置中采用了工作頻率范圍與太赫茲量子級聯(lián)激光器激射頻率范圍相匹配、且具有快速響應(yīng)能力和窄譜特性的太赫茲量子阱探測器作為成像裝置的檢測器，采用了對2. 9THz太赫茲光吸收弱的聚乙烯材料作為窗片，采用了對太赫茲光反射率較高的鍍金離軸拋物鏡作為太赫茲光的收集和反射裝置進(jìn)行光路的搭建。本實施例提供一種基于太赫茲量子級聯(lián)激光器和太赫茲量子阱探測器的斷層掃描方法，該方法具體包括如下步驟步驟一,將被測樣品(橫截面有缺陷的聚乙烯材料,橫截面為20mmX20mm)安裝于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上，并將其放置于光路部分的第二離軸拋物鏡5和第三離軸拋物鏡6的共同焦點處，使樣品表面垂直于太赫茲光的傳播方向；電腦控制旋轉(zhuǎn)平移臺按照設(shè)定的掃描軌跡運動，使被測樣品一定高度的橫截面的角度掃描覆蓋180°，同時記錄下特定角度下掃描的位置信息，平移臺在X方向的移動步長為I. 0mm，移動的總長度為30mm，在Z方向的旋轉(zhuǎn)角度增量為30°或45°，在180°內(nèi)共計6次和4次。需要說明的是，Z方向的旋轉(zhuǎn)角度增量采用20°、10°或更小的角度間隔，平移步長可以更短，如0.5mm，在為滿足衍射極限情況下可以提高斷層圖像的分辨率。步驟二，采用可編程電壓源給安裝于光源部分熱沉上的太赫茲量子級聯(lián)激光器施加幅度為14. 67V，激光器工作于連續(xù)模式之下，太赫茲光頻率為2. 9THz，信號經(jīng)過第一聚乙烯窗片后被斬波扇調(diào)制到達(dá)4.第一離軸拋面鏡上，調(diào)制頻率為20Hz ；步驟三，所述4.第一離軸拋面鏡接到被調(diào)制的太赫茲信號，并使該信號反射至
5.第二離軸拋面鏡；所述5.第二離軸拋面鏡使調(diào)制信號反射匯聚至被測樣品上，太赫茲信號透過被測樣品后到達(dá)6.第三離軸拋面鏡；所述6.第三離軸拋面鏡接收從被測樣品透射過來的太赫茲信號，并被其反射至所述7.第四離軸拋面鏡；所述7.第四離軸拋物鏡使透射的太赫茲信號反射匯聚至太赫茲量子阱探測器的敏感面上(透過QWP的聚乙烯窗口)；步驟四，所述檢測部分的太赫茲量子阱探測器對所述7.第四離軸拋物鏡反射過來的透射太赫茲信號進(jìn)行快速響應(yīng)后產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號，采用所述信號處理電路將所述電流信號提取為電壓信號(頻率與調(diào)制頻率相同，為20Hz)，電壓信號經(jīng)過低噪聲放大器放大之后由鎖相放大器提取出來，所述檢測部分的電腦對鎖放提取出的信號強(qiáng)度進(jìn)行記錄，并將獲取的電壓信號強(qiáng)度與被測樣品的位置信息進(jìn)行一一對應(yīng)，得到被測樣品斷層掃描的太赫茲信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)過Hough變換，再由斷層還原程序處理，最終完成基于太赫茲量子級聯(lián)激光器和太赫茲量子阱探測器的斷層掃描成像，最終結(jié)果如圖4所示。權(quán)利要求
1.一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，包括太赫茲源部分、傳輸匯聚光路系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平行掃描臺以及太赫茲信號檢測部分，其特征在于，所述太赫茲源部分包括太赫茲量子級聯(lián)激光器(2)、與所述太赫茲量子級聯(lián)激光器(2)相連的驅(qū)動電源(I)、以及斬波扇(3);所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)包括第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組；所述太赫茲信號檢測部分包括太赫茲量子阱探測器(10)、與太赫茲量子阱探測器相連的信號處理模塊以及鎖相放大器(11)，所述信號處理模塊和鎖相放大器(11)分別與計算機(jī)(9)相連；所述太赫茲量子級聯(lián)激光器(2)發(fā)出的連續(xù)太赫茲波經(jīng)過聚乙烯窗片射出；所述斬波扇(3)直接位于聚乙烯窗片外對出射的太赫茲波進(jìn)行調(diào)制；所述第一離軸拋面鏡組將經(jīng)過斬波扇(3)調(diào)制的發(fā)散的太赫茲波至位于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺(8)上的樣品，經(jīng)過樣品透射后的太赫茲波經(jīng)過第二離軸拋面鏡組收集匯聚，再經(jīng)過聚乙烯窗片到所述太赫茲量子阱探測器(10);所述太赫茲量子阱探測器(10)接收到透射太赫茲波后產(chǎn)生相應(yīng)的光電流信號；所述信號處理模塊將所述光電流信號提取為電壓信號，并進(jìn)行放大；所述鎖相放大器(11)對電路輸入的電壓信號進(jìn)行讀取和顯示；所述計算機(jī)(9)用于記錄所述鎖相放大器(11)的電壓信號值，并將其與被測樣品的斷層信息一一對應(yīng)，得到被測樣品的太赫茲信號透射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平行掃描臺(8)上的樣品中心位于第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組焦點處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組均由兩塊90度離軸拋物鏡組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲量子級聯(lián)激光器(2)發(fā)出的連續(xù)太赫茲波的頻率為2. 9THz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲量子阱探測器(10)的探測頻率范圍為2. 0-6. OTHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲量子阱探測器(10)的峰值探測頻率為3. 22THz。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲量子阱探測器(10)的有源區(qū)包括23個周期結(jié)構(gòu)，每個周期結(jié)構(gòu)內(nèi)包含交替生長的 GaAs 層和 Alatll5Gaa 985As 層各一層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理模塊包括依次連接的信號處理電路、低噪聲放大器及鎖相放大器；所述信號處理電路包括電壓放大器，供電電池和分壓電阻，所述供電電池、分壓電阻與太赫茲量子阱探測器串聯(lián)為閉合回路，并采用電壓放大器提取所述分壓電阻兩端的電壓。
9.一種如權(quán)利要求I所述基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)的掃描成像方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)太赫茲量子級聯(lián)激光器發(fā)射出太赫茲信號，然后將信號采用斬波扇調(diào)制，并將調(diào)制后的信號由一組離軸拋面鏡匯聚，然后傳輸至樣品； (2)所述傳輸匯聚光路系統(tǒng)將透射的太赫茲信號匯聚并傳輸至所述太赫茲量子阱探測器； (3)所述太赫茲量子阱探測器將接收到的透射太赫茲波轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā)送至所述信號處理模塊進(jìn)行處理；(4)同步控制所述旋轉(zhuǎn)平行掃描臺、信號處理模塊，并且采用Hough變換數(shù)據(jù)處理方法對收到的電信號進(jìn)行處理，再將處理后的數(shù)據(jù)利用斷層還原算法還原得到斷層圖像信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描成像方法，其特征在于，所述步驟(I)中樣品至于旋轉(zhuǎn)平行掃描臺上，采用10°、20°、30°、或45°的角度間隔，平行掃描步長為1mm。全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于太赫茲量子器件的斷層掃描成像系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括太赫茲源部分、傳輸匯聚光路系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平行掃描臺以及太赫茲信號檢測部分，太赫茲源部分包括太赫茲量子級聯(lián)激光器、驅(qū)動電源以及斬波扇；傳輸匯聚光路系統(tǒng)包括第一離軸拋面鏡組和第二離軸拋面鏡組；太赫茲信號檢測部分包括太赫茲量子阱探測器、信號處理模塊以及鎖相放大器。方法為太赫茲量子級聯(lián)激光器出射連續(xù)太赫茲波由斬波扇調(diào)制，被離軸拋面鏡組匯聚于樣品上，太赫茲波透過樣品通過另一組拋面鏡匯聚到太赫茲量子阱探測器上，產(chǎn)生響應(yīng)光電流，將光電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過低噪聲放大器放大，由鎖相放大器讀出數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以有效的獲取了樣品斷層的圖像信息。
文檔編號G01N23/04GK102749341SQ20121023969
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者周濤, 張戎, 曹俊誠, 譚智勇, 郭旭光 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所