本發(fā)明涉及太赫茲波成像領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲掃描成像裝置。

背景技術(shù)：

太赫茲波是頻率約在0.1THz～10THz內(nèi)的電磁波，位于紅外波段與微波波段的中間，現(xiàn)在研究較多的中心區(qū)通常在0.3THz～3THz范圍。

由于大氣對于太赫茲波段的強(qiáng)吸收，早期的科學(xué)家利用太赫茲波段來研究一些簡單分子的振動和轉(zhuǎn)動光譜特性。而近20年來，太赫茲技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了深刻的變革，隨著新材料提供了高功率的發(fā)射源，太赫茲波被應(yīng)用于越來越廣的研究領(lǐng)域。

利用太赫茲進(jìn)行成像是一門新興的技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于安全、生物、醫(yī)學(xué)、天文和空間技術(shù)等各個領(lǐng)域。太赫茲成像具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

太赫茲光束容易穿過大多數(shù)非金屬、非極性物質(zhì)，所以太赫茲可以穿透一些障礙物進(jìn)行成像，例如背包、衣服、塑料或紙制包裝品等，可以用來檢測其中是否存在危險(xiǎn)品；大多數(shù)在安全檢測領(lǐng)域感興趣的物質(zhì)(如金屬、炸藥等)在太赫茲波段存在特征光譜，因此可以通過光譜分析將這些物質(zhì)鑒定出來；太赫茲輻射的光子能量特別低，頻率為1THz的電磁波的光子能量大約只有4meV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X射線的光子能量，所以利用太赫茲系統(tǒng)對于人體進(jìn)行掃描幾乎不會對人體造成任何危害。

由于太赫茲波探測方法的不同，連續(xù)波的反射成像和透射成像有著不同的成像光路和相應(yīng)的成像特性。

目前在太赫茲成像研究中，一方面主要圍繞太赫茲連續(xù)波反射成像開展，對不同類型的樣品進(jìn)行成像和分析鑒別，挖掘其在隱蔽物體探測及鑒別、安全檢查領(lǐng)域等方面的潛力，另一方面主要圍繞太赫茲實(shí)時透射成像開展，主要對人民幣水印進(jìn)行成像，分析其在成像速度和圖像分辨率上的優(yōu)勢，為太赫茲成像在紙幣鑒偽和生物樣品檢測領(lǐng)域發(fā)展做貢獻(xiàn)。

但是目前只有單獨(dú)研究太赫茲波反射成像或者太赫茲波透射成像的研究，并未見有進(jìn)行實(shí)時同時太赫茲波透射與反射的研究。由于很多物質(zhì)對太赫茲波的反射與透射特性是未知的，所以很有必要對太赫茲波同時透射與反射進(jìn)行研究。

現(xiàn)有的太赫茲掃描成像系統(tǒng)存在以下不足：

(1)現(xiàn)有太赫茲掃描成像系統(tǒng)只有反射式或者透射式的，當(dāng)測量混合物質(zhì)時，需要透射成像一次，再反射成像一次；

(2)無法得到物質(zhì)的吸收成像，物質(zhì)對太赫茲光可以吸收、反射和透射，如果得到物質(zhì)的反射和透射圖像就可以計(jì)算得到物質(zhì)的吸收圖像，由于現(xiàn)有的太赫茲掃描成像只能分兩次進(jìn)行透射和反射，所以無法精確對應(yīng)物質(zhì)的每點(diǎn)的透射和反射數(shù)據(jù)，也就無法得到物質(zhì)的吸收成像；

(3)成像分辨率不高，因?yàn)樘掌澆ㄩL較長，所以衍射效應(yīng)明顯，當(dāng)對物質(zhì)進(jìn)行反射或透射成像時，成像分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如可見光的分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種太赫茲掃描成像裝置，包括一個太赫茲激光光源、三個太赫茲會聚透鏡、一個分束鏡、兩個太赫茲光電探測器和計(jì)算機(jī)；

所述太赫茲光源發(fā)射的太赫茲光經(jīng)過第一太赫茲會聚透鏡，會聚到位于第一太赫茲會聚透鏡焦點(diǎn)處的樣品上；所述分束鏡位于所述樣品與第一太赫茲會聚透鏡之間，經(jīng)樣品反射的太赫茲光，經(jīng)分束鏡反射到第二太赫茲會聚透鏡，再聚焦到第一太赫茲探測器上，所述樣品、分束鏡、第二太赫茲會聚透鏡和第一探測器組成反射光路；透射過樣品的太赫茲光，經(jīng)過第三太赫茲會聚透鏡，聚焦到第二太赫茲探測器上，所述樣品、第三太赫茲會聚透鏡和第二探測器組成透射光路；

所述計(jì)算機(jī)與第一太赫茲光電探測器、第二太赫茲光電探測器連接，用于采集樣品在第一太赫茲探測器處產(chǎn)生的反射數(shù)據(jù)和樣品在第二太赫茲探測器處產(chǎn)生的透射數(shù)據(jù)，并得出樣品的太赫茲反射圖像和太赫茲透射圖像。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的太赫茲掃描成像裝置還包括一個三維位移臺，所述三維位移臺用于放置樣品，并與所述計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行精密三維移動。三維位移臺精確移動樣品至焦點(diǎn)處，可以提高反射和透射圖像的分辨率。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的太赫茲掃描成像裝置還包括一個光闌，所述光闌放置在所述第一太赫茲會聚透鏡與樣品之間、貼近樣品處，所述光闌和樣品均放置在所述三維位移臺上，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行精密三維移動。樣品與光闌均放置在三維位移臺上，可以在三維位移臺移動的同時，根據(jù)需要對光闌的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少光線的衍射，濾除雜散光，提高掃描精度。

本發(fā)明的太赫茲掃描成像裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)反射與透射圖像經(jīng)過一次掃描后，能一次成像，每一點(diǎn)的對應(yīng)值都是相同時刻相同位置的樣品，可以根據(jù)對應(yīng)的透射與反射值，計(jì)算出該點(diǎn)的吸收值；

(2)樣品前三維位移臺的移動和光闌大小的調(diào)整，可以調(diào)節(jié)反射和透射圖像的分辨率，濾除雜散光，提高掃描精度；

(3)透射光路與反射光路在經(jīng)過樣品前同軸，方便調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：

如圖1所示，本實(shí)施例的太赫茲掃描成像裝置，包括一個太赫茲激光光源1、三個太赫茲會聚透鏡21、22、23、一個分束鏡3、兩個太赫茲光電探測器31、32和計(jì)算機(jī)4。

所述太赫茲光源1發(fā)射的太赫茲光經(jīng)過第一太赫茲會聚透鏡21，會聚到位于第一太赫茲會聚透鏡21焦點(diǎn)處的樣品5上；所述分束鏡3位于所述樣品5與第一太赫茲會聚透鏡21之間，經(jīng)樣品5反射的太赫茲光，經(jīng)分束鏡3反射到第二太赫茲會聚透鏡22，再聚焦到第一太赫茲探測器31上，所述樣品5、分束鏡3、第二太赫茲會聚透鏡22和第一太赫茲探測器31組成反射光路；透射過樣品5的太赫茲光，經(jīng)過第三太赫茲會聚透鏡31，聚焦到第二太赫茲探測器32上，所述樣品5、第三太赫茲會聚透鏡23和第二太赫茲探測器32組成透射光路。

所述計(jì)算機(jī)4與第一太赫茲光電探測器31、第二太赫茲光電探測器32連接，用于采集樣品5在第一太赫茲探測器31處產(chǎn)生的反射數(shù)據(jù)和樣品在第二太赫茲探測器32處產(chǎn)生的透射數(shù)據(jù)，并得出樣品的太赫茲反射圖像和太赫茲透射圖像。

本實(shí)施例中的反射光路與透射光路在經(jīng)過樣品5前同軸，方便調(diào)節(jié)，調(diào)整樣品5位置時，透射光路和反射光路同時聚焦，保證了透射光路和反射光路的成像質(zhì)量。

實(shí)施例2：

如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的太赫茲掃描成像裝置還包括一個三維位移臺6，所述三維位移臺6用于放置樣品5，并與所述計(jì)算機(jī)4電連接，由計(jì)算機(jī)4控制進(jìn)行精密三維移動。

三維位移臺6精確移動樣品5，使樣品5的每一個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)移動至焦點(diǎn)處，可以提高反射和透射圖像的分辨率。第一太赫茲光電探測器31和第二太赫茲光電探測器32對樣品的每一個位于焦點(diǎn)處的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，三維位移臺6移動結(jié)束后，完成對整個樣品5的數(shù)據(jù)采集，得到樣品5的完整透射和反射數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)4計(jì)算得出樣品5的完整吸收數(shù)據(jù)，完成對樣品5的太赫茲掃描成像。

實(shí)施例3：

如圖3所示，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的太赫茲掃描成像裝置還包括一個光闌7，所述光闌7放置在所述第一太赫茲會聚透鏡21與樣品5之間、貼近樣品5處，所述光闌7和樣品5均放置在所述三維位移臺6上，由計(jì)算機(jī)4控制進(jìn)行精密三維移動。樣品5與光闌7均放置在三維位移臺6上，可以在三維位移臺6移動的同時，根據(jù)需要對光闌7的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少光線的衍射，濾除雜散光，提高掃描精度。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明，對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。