脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较

频域模式都是在太赫兹电场的频域波谱中提取出反映样品信息的数据进行成像的。针对频谱中某一特定频率所对应的振幅、功率、相位、吸收系数或折射率，反映的是样品在不同频率下光学性质所存在的差异，所得图像的对比度变化明显。由于太赫兹波的光谱宽度在2.0THz以上，其高频分量具有更短的波长，从而可获得更高的空间分辨率。同时，不同频率下的成像方法也提供了新的研究方向，即太赫兹波多光谱成像及其识别技术。5eB安检之家

3、连续波太赫兹成像5eB安检之家

连续波太赫兹成像的原理：连续波源提供比脉冲源更高的辐射强度，其实质是一种强度成像。在对物体成像时，根据物体内部的缺陷或损伤的边缘对太赫兹光的散射效应，从而会影响太赫兹波电磁场的强度分布，反映到物体的太赫兹波图像上显示为明暗即强度的不同，据此可推出物体内部的形状、缺陷或损伤位置。5eB安检之家

3.1、实验系统5eB安检之家

0.2THz的连续波成像实验装置利用耿氏［19］二极管振荡器作为辐射源，无偏置肖特基二极管作为探测器，可采取透射或反射式成像方案。反射式成像具有较好的系统配置，如图2所示。系统主要包含5个部分：太赫兹单元、二维平移台、电路控制板、电源（内含变压器）和计算机，其中关键部分是太赫兹单元，包括连续波（CW）源、探测器和准直、聚焦光具组。5eB安检之家

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图20.2THzCW成像系统5eB安检之家

太赫兹单元的内部结构如图3所示，耿氏二极管产生频率为0.1THz的电磁波，经倍频器倍频，输出频率为0.2THz。这两部分组成发射器，作为太赫兹成像系统的光源。喇叭天线耦合传输太赫兹波，使输出太赫兹波具有较好的方向性。被偏转镜反射的太赫兹波穿过分束镜，由聚焦透镜聚焦在样品表面。太赫兹波正入射到样品表面，经样品或金属底板反射后被聚焦透镜收集，再由分束镜反射到探测器上。5eB安检之家

被样品调制后，太赫兹波信号被低噪声的放大器放大后输出，由计算机采集后形成图像。在分束镜的背后放置消光镜，它的主要作用是将分束镜反射的部分太赫兹波反射回到探测器上，以消除透镜反射的部分太赫兹波的影响。太赫兹单元通过3个接口即电源（PWR）、信号（SIG）和5V接口与外界部分进行连接。电源和5V接口是太赫兹单元的输入接口，分别提供控制耿氏二极管和放大器的电压。信号是探测器的输出接口，经电缆连接到计算机上。太赫兹单元的工作频率为0.2THz，输出功率为10mW，空间分辨率为2.6mm，动态范围为34dB，景深为20mm，焦距为180mm。5eB安检之家

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图3CW系统太赫兹单元5eB安检之家

3.2、成像过程及分析5eB安检之家

在检测过程中，样品放在太赫兹单元的焦点处，且确保太赫兹波正入射到样品表面，太赫兹单元固定在X-Y二维平移台上，通过计算机控制平移台，实现太赫兹单元相对样品的移动。计算机采集样品表面或金属底板反射回的强度信息，实现对样品不同点的成像，获得样品的二维图像。太赫兹波在经过样品时被样品吸收或散射从而引起强度的变化，探测各点强度然后通过计算机组合得到物体的灰度图像。系统平移台移动的最大线性速度可达到600mm/s，为了得到质量较好的图像，线性速度一般取100mm/s。平移台的移动范围、步长可由计算机的Labview扫描主程序来控制。5eB安检之家

保存该系统扫描出的图像强度信息，用数字图像处理的办法对所得图像进行后期分析。5eB安检之家

4、脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较5eB安检之家

分辨率是成像系统的一个重要参数，光学系统成像的分辨率与光的波长成反比，与光的频率成正比。所以理论上高频太赫兹波的成像分辨率要高。而连续波太赫兹源的硬件技术所限，很难做到高频率单频的连续波源，这也是太赫兹成像技术的瓶颈之一。目前国内有0.2THz，0.4THz耿氏二极管振荡器源和0.59～0.71THz可调返波管源。就现状来看，脉冲太赫兹波成像比连续波太赫兹成像在分辨率上有一定的优势。5eB安检之家

对直径分别为1.2mm，2.3mm和3.6mm的铜制圆孔在脉冲系统下进行成像实验得到各自图像，如图4（a）～（c）所示。用二维平移台对其进行逐点扫描，扫描点数为38pixel&TImes;38pixel，实验外部条件是湿度为20.2%，温度为21.0℃。扫描采集到38pixel&TImes;38pixel个［X，Y］矩阵，它们每一个代表扫描的一个点的时域信息。然后用自己编写的Labview程序进行时域振幅成像。脉冲系统下1.2mm，2.3mm，3.6mm圆孔的像都可以看到，说明系统分辨率在1.2mm以下，脉冲系统的光斑很小，通过狭缝法测量出其光斑大小为1.0mm。