一种太赫兹扫描成像装置的制作方法

本发明涉及太赫兹波成像领域，具体涉及一种太赫兹扫描成像装置。

背景技术：

太赫兹波是频率约在0.1THz～10THz内的电磁波，位于红外波段与微波波段的中间，现在研究较多的中心区通常在0.3THz～3THz范围。

由于大气对于太赫兹波段的强吸收，早期的科学家利用太赫兹波段来研究一些简单分子的振动和转动光谱特性。而近20年来，太赫兹技术已经发生了深刻的变革，随着新材料提供了高功率的发射源，太赫兹波被应用于越来越广的研究领域。

利用太赫兹进行成像是一门新兴的技术，已经被广泛应用于安全、生物、医学、天文和空间技术等各个领域。太赫兹成像具有以下几个优点：

太赫兹光束容易穿过大多数非金属、非极性物质，所以太赫兹可以穿透一些障碍物进行成像，例如背包、衣服、塑料或纸制包装品等，可以用来检测其中是否存在危险品；大多数在安全检测领域感兴趣的物质(如金属、炸药等)在太赫兹波段存在特征光谱，因此可以通过光谱分析将这些物质鉴定出来；太赫兹辐射的光子能量特别低，频率为1THz的电磁波的光子能量大约只有4meV，远远小于X射线的光子能量，所以利用太赫兹系统对于人体进行扫描几乎不会对人体造成任何危害。

由于太赫兹波探测方法的不同，连续波的反射成像和透射成像有着不同的成像光路和相应的成像特性。

目前在太赫兹成像研究中，一方面主要围绕太赫兹连续波反射成像开展，对不同类型的样品进行成像和分析鉴别，挖掘其在隐蔽物体探测及鉴别、安全检查领域等方面的潜力，另一方面主要围绕太赫兹实时透射成像开展，主要对人民币水印进行成像，分析其在成像速度和图像分辨率上的优势，为太赫兹成像在纸币鉴伪和生物样品检测领域发展做贡献。

但是目前只有单独研究太赫兹波反射成像或者太赫兹波透射成像的研究，并未见有进行实时同时太赫兹波透射与反射的研究。由于很多物质对太赫兹波的反射与透射特性是未知的，所以很有必要对太赫兹波同时透射与反射进行研究。

现有的太赫兹扫描成像系统存在以下不足：

(1)现有太赫兹扫描成像系统只有反射式或者透射式的，当测量混合物质时，需要透射成像一次，再反射成像一次；

(2)无法得到物质的吸收成像，物质对太赫兹光可以吸收、反射和透射，如果得到物质的反射和透射图像就可以计算得到物质的吸收图像，由于现有的太赫兹扫描成像只能分两次进行透射和反射，所以无法精确对应物质的每点的透射和反射数据，也就无法得到物质的吸收成像；

(3)成像分辨率不高，因为太赫兹波长较长，所以衍射效应明显，当对物质进行反射或透射成像时，成像分辨率远远不如可见光的分辨率。

技术实现要素：

根据现有技术的不足，本发明提供了一种太赫兹扫描成像装置，包括一个太赫兹激光光源、三个太赫兹会聚透镜、一个分束镜、两个太赫兹光电探测器和计算机；

所述太赫兹光源发射的太赫兹光经过第一太赫兹会聚透镜，会聚到位于第一太赫兹会聚透镜焦点处的样品上；所述分束镜位于所述样品与第一太赫兹会聚透镜之间，经样品反射的太赫兹光，经分束镜反射到第二太赫兹会聚透镜，再聚焦到第一太赫兹探测器上，所述样品、分束镜、第二太赫兹会聚透镜和第一探测器组成反射光路；透射过样品的太赫兹光，经过第三太赫兹会聚透镜，聚焦到第二太赫兹探测器上，所述样品、第三太赫兹会聚透镜和第二探测器组成透射光路；

所述计算机与第一太赫兹光电探测器、第二太赫兹光电探测器连接，用于采集样品在第一太赫兹探测器处产生的反射数据和样品在第二太赫兹探测器处产生的透射数据，并得出样品的太赫兹反射图像和太赫兹透射图像。

作为优选，本发明的太赫兹扫描成像装置还包括一个三维位移台，所述三维位移台用于放置样品，并与所述计算机连接，由计算机控制进行精密三维移动。三维位移台精确移动样品至焦点处，可以提高反射和透射图像的分辨率。

作为优选，本发明的太赫兹扫描成像装置还包括一个光阑，所述光阑放置在所述第一太赫兹会聚透镜与样品之间、贴近样品处，所述光阑和样品均放置在所述三维位移台上，由计算机控制进行精密三维移动。样品与光阑均放置在三维位移台上，可以在三维位移台移动的同时，根据需要对光阑的大小进行调节，减少光线的衍射，滤除杂散光，提高扫描精度。

本发明的太赫兹扫描成像装置，具有如下优点：

(1)反射与透射图像经过一次扫描后，能一次成像，每一点的对应值都是相同时刻相同位置的样品，可以根据对应的透射与反射值，计算出该点的吸收值；

(2)样品前三维位移台的移动和光阑大小的调整，可以调节反射和透射图像的分辨率，滤除杂散光，提高扫描精度；

(3)透射光路与反射光路在经过样品前同轴，方便调节。

附图说明

图1为本发明的第一种结构示意图；

图2为本发明的第二种结构示意图；

图3为本发明的第三种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，本实施例的太赫兹扫描成像装置，包括一个太赫兹激光光源1、三个太赫兹会聚透镜21、22、23、一个分束镜3、两个太赫兹光电探测器31、32和计算机4。

所述太赫兹光源1发射的太赫兹光经过第一太赫兹会聚透镜21，会聚到位于第一太赫兹会聚透镜21焦点处的样品5上；所述分束镜3位于所述样品5与第一太赫兹会聚透镜21之间，经样品5反射的太赫兹光，经分束镜3反射到第二太赫兹会聚透镜22，再聚焦到第一太赫兹探测器31上，所述样品5、分束镜3、第二太赫兹会聚透镜22和第一太赫兹探测器31组成反射光路；透射过样品5的太赫兹光，经过第三太赫兹会聚透镜31，聚焦到第二太赫兹探测器32上，所述样品5、第三太赫兹会聚透镜23和第二太赫兹探测器32组成透射光路。

所述计算机4与第一太赫兹光电探测器31、第二太赫兹光电探测器32连接，用于采集样品5在第一太赫兹探测器31处产生的反射数据和样品在第二太赫兹探测器32处产生的透射数据，并得出样品的太赫兹反射图像和太赫兹透射图像。

本实施例中的反射光路与透射光路在经过样品5前同轴，方便调节，调整样品5位置时，透射光路和反射光路同时聚焦，保证了透射光路和反射光路的成像质量。

实施例2：

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例的太赫兹扫描成像装置还包括一个三维位移台6，所述三维位移台6用于放置样品5，并与所述计算机4电连接，由计算机4控制进行精密三维移动。

三维位移台6精确移动样品5，使样品5的每一个数据采集点移动至焦点处，可以提高反射和透射图像的分辨率。第一太赫兹光电探测器31和第二太赫兹光电探测器32对样品的每一个位于焦点处的数据采集点采集数据，三维位移台6移动结束后，完成对整个样品5的数据采集，得到样品5的完整透射和反射数据，并通过计算机4计算得出样品5的完整吸收数据，完成对样品5的太赫兹扫描成像。

实施例3：

如图3所示，在实施例2的基础上，本实施例的太赫兹扫描成像装置还包括一个光阑7，所述光阑7放置在所述第一太赫兹会聚透镜21与样品5之间、贴近样品5处，所述光阑7和样品5均放置在所述三维位移台6上，由计算机4控制进行精密三维移动。样品5与光阑7均放置在三维位移台6上，可以在三维位移台6移动的同时，根据需要对光阑7的大小进行调节，减少光线的衍射，滤除杂散光，提高扫描精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。

应当理解的是，本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。