食品出廠前，為了以防混入雜物，一般都要經(jīng)過類似“安檢”這一關(guān)。通常情況下，金屬片等異物較容易被檢測(cè)出來，但是類似蒼蠅、蟲子等由于其特征更接近于食品，非專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備很難發(fā)現(xiàn)。不過，日前從日本傳來好消息，他們研發(fā)出利用“太赫茲波”的異物檢測(cè)裝置，預(yù)計(jì)2020年以后出售商品。

日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)和名古屋工業(yè)大學(xué)、NTT電子公司共同研發(fā)出利用“太赫茲波”的異物檢測(cè)裝置。太赫茲波是屬于電波和光之間的特殊電磁波，因其特性可檢測(cè)出Ｘ光線和金屬探測(cè)器不能檢測(cè)到的蟲子等異物。

研究組首先運(yùn)用光通信領(lǐng)域技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了太赫茲波發(fā)生裝置的小型化，以此制造出了利用太赫茲波的小型檢測(cè)裝置（高約180cm、寬和高約100cm）。

檢測(cè)巧克力中混入的蒼蠅等異物時(shí)，近紅外線探測(cè)器的檢測(cè)深度僅為5cm左右，而太赫茲波探測(cè)深度約為15cm。蒼蠅等蟲子異物其特性更接近于食品，難以使用檢測(cè)金屬片的Ｘ光線檢測(cè)。

該研究組計(jì)劃明年開始對(duì)該檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，2020年以后出售商品。

相關(guān)參考：

太赫茲波是指頻率范圍在0.1THz~10THz之間的電磁波。近些年來，隨著太赫波源和太赫茲波探測(cè)取得的一系列進(jìn)展，使太赫茲在物體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用背景。

太赫茲波的特點(diǎn)

　?。?）高透射性：太赫茲對(duì)許多介電材料和非極性物質(zhì)具有良好的穿透性，可對(duì)不透明物 體進(jìn)行透視成像，是 X 射線成像和超聲波成像技術(shù)的有效互補(bǔ)，可用于安檢或質(zhì)檢過程中的 無損檢測(cè)。

　?。?）低能量性：太赫茲光子能量為 4.1meV（毫電子伏特），只是 X 射線光子能量的 108 分之一。太赫茲輻射不會(huì)導(dǎo)致光致電離而破壞被檢物質(zhì)，非常適用于針對(duì)人體或其他生物樣 品的活體檢查。進(jìn)而能方便地提取樣品的折射率和吸收系數(shù)等信息。

　?。?） 吸水性：水對(duì)太赫茲輻射有極強(qiáng)的吸收性，因?yàn)槟[瘤組織中水分含量與正常組織明 顯不同，所以可通過分析組織中的水分含量來確定腫瘤的位置。

　?。?） 瞬態(tài)性：太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒數(shù)量級(jí)， 可以方便地對(duì)各種材料包括液體、 氣體、半導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體、鐵磁體等進(jìn)行時(shí)間分辨光譜的研究，而且通過取樣測(cè)量技術(shù)， 能夠有效地抑制背景輻射噪聲的干擾。

　?。?）相干性：太赫茲的相干性源于其相干產(chǎn)生機(jī)制。太赫茲相干測(cè)量技術(shù)能夠直接測(cè) 量電場(chǎng)的振幅和相位，從而方便地提取樣品的折射率、吸收系數(shù)、消光系數(shù)、介電常數(shù)等光 學(xué)參數(shù)。

　?。?）指紋光譜：太赫茲波段包含了豐富的物理和化學(xué)信息。大多數(shù)極性分子和生物大 分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷都處在太赫茲波段，所以根據(jù)這些指紋譜，太赫茲光譜成像技術(shù)能 夠分辨物體的形貌，分析物體的物理化學(xué)性質(zhì)，為緝毒、 反恐、 排爆等提供相關(guān)的理論依據(jù)和 探測(cè)技術(shù)。

太赫茲波的產(chǎn)生

　?。?）通過FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer）使用熱輻射源產(chǎn)生，如汞燈和SiC棒；

　?。?）是通過非線性光混頻產(chǎn)生；

　?。?）是通過電子振蕩輻射產(chǎn)生，如反波管、耿式振蕩器及肖特基二極管產(chǎn)生；

　?。?）是通過氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、自由電子激光器等THz激光器直接產(chǎn)生。目前產(chǎn)生THz脈沖常用的方法有光導(dǎo)天線法、光整流法、THz參量振蕩器法、空氣等離子體法等，其中空氣等離子體能產(chǎn)生相對(duì)較高強(qiáng)度的THz波而備受關(guān)注，此外，還可以用半導(dǎo)體表面產(chǎn)生THz波。

太赫茲波的研究現(xiàn)狀

　　太赫茲波現(xiàn)象其實(shí)早已為人們所發(fā)現(xiàn)，然而早期因缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)，使得相關(guān)研究進(jìn)展極其緩慢。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，激光技術(shù)的迅速發(fā)展為研究有效太赫茲波的產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)孕育了基礎(chǔ)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，1983年D.H.Anston首次利用光學(xué)技術(shù)，通過超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線產(chǎn)生了相干脈沖寬帶THz輻射。鑒于D.H.Auston做出的巨大貢獻(xiàn)，光導(dǎo)天線后來常被稱為“Auston switeh”。緊接著，D.Grischkowsky和D.H.Auston等又開發(fā)出了基于超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線的THz時(shí)域光譜探測(cè)技術(shù)。這種基于基于超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線的太赫茲波產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)至今仍然是實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用的主流。1990-1992年，X.C.zhang和D.H.Auston等又提出了原理上完全不同的太赫茲波產(chǎn)生與探測(cè)方法一基于瞬態(tài)電光取樣及其逆過程的THz產(chǎn)生與探測(cè)技術(shù)。

　　至此，太赫茲波的產(chǎn)生與探測(cè)技術(shù)雖然還不成熟，但已經(jīng)能夠用于相關(guān)儀器的制造與生產(chǎn)，為科研人員研究太赫茲波與物質(zhì)相互作用提供了必備的實(shí)驗(yàn)手段。太赫茲科學(xué)和技術(shù)有極大的應(yīng)用潛力，但目前還受太赫茲輻射源的限制，比如：產(chǎn)生的太赫茲輻射強(qiáng)度不高、帶寬不夠?qū)?、能量轉(zhuǎn)化效率低等因素，所以太赫茲領(lǐng)域的發(fā)展還需更大的努力。

太赫茲波的發(fā)展前景

編輯：foodnews