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首个可弯曲太赫兹扫描仪问世,由碳纳米管制成
金陵 2016-11-17
导语

据美国电气与电子工程师协会网站报道,日本东京工业大学川野由纪夫和同事利用碳纳米管研发出首个可移动、可弯曲、可穿戴的太赫兹扫描仪,能对包括人体在内的三维卷曲物体进行成像检测。

太赫兹泛指频率在0.1~10THz范围内、介于微波和红外线之间的电磁波。太赫兹技术,是一个交叉学科的前沿领域,世界上很多国家对这项技术都颇为重视。我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”,邀请国内多位在该领域有影响的院士专门讨论我国太赫兹事业的发展方向,并制定了发展规划。

相对于其他电磁波段,太赫兹具有一些优势。例如,像X光和声波一样,穿透物体表面成像且不会造成损害。另外,太赫兹的频率很高,所以其空间分辨率也很高;又因为其脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。太赫兹辐射,已经被广泛应用于安全检查,因为不同的化学物质,不同程度地吸收不同频率的太赫兹辐射,表现出独特的频率特征。同样,太赫兹还可以区分墨水和白纸,而X光却做不到。太赫兹摄像头在非侵入性高分辨率成像领域运用潜力广泛,可检测暗藏的武器、识别爆炸物及检查机械部件缺损等。

但传统太赫兹成像技术用不可弯曲的材料制成,只适用于检测平面样本,难以对大多数三维卷曲结构进行扫描,很多安检场所使用的太赫兹扫描仪需旋转360°才能拍摄到人体各个角度,这使得安检系统体积过于庞大。

据美国电气与电子工程师协会(IEEE)网站14日报道,日本东京工业大学川野由纪夫(音译)和同事利用碳纳米管研发出首个可移动、可弯曲、可穿戴的太赫兹扫描仪,能对包括人体在内的三维卷曲物体进行成像检测。相关研究成果发表在《自然·光学》杂志网络版上。

川野和同事利用碳纳米管薄膜设计研制出的首个可弯曲太赫兹成像装置,能在室温下探测到频率在0.14到39太赫兹范围内的所有射线,并且可包裹起来方便携带。利用这种成像仪,他们成功检测出隐藏在多张纸下的纸屑和锗盘堆中的金属线圈,并找出塑料盒内潜藏的一块口香糖。他们还识别出塑料瓶内的金属杂质和注射器上的细微裂口。上述结果表明,新太赫兹扫描仪可用在工业企业中对非平面产品如塑料瓶和药品进行快速和多角度检测。

另外,他们开发出可穿戴扫描仪并成功检测到人手发出的太赫兹射线。川野认为,不需外来太赫兹射线就能给一只手成像,是太赫兹扫描仪向医学运用迈出的重要一步,未来可用来检测癌细胞、汗腺和虫牙等各种健康问题,实时监控自身日常健康状况。

川野表示,接下来他们会将这些新太赫兹成像仪和信号识别电路与无线通信装置一起集成到单个芯片上,从而开发出高速太赫兹监控系统。之后会启动实时医用监控设备的开发工作。

文章链接:

D. Suzuki, S. Oda & Y. Kawano "A flexible and wearable terahertz scanner," Nature Photonics (2016) doi:10.1038/nphoton.2016.209

新闻链接:

Flexible , Portable Terahertz Scanner Made From Carbon Nanotubes

(本文来源:中国科技网;)

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  • 太赫兹扫描仪
  • 碳纳米管
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作者 金陵

本科生

北京大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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