引言：近年来，太赫兹技术由于其重要的理论研究价值和广泛的应用前景而在科学界引起了广泛的关注。随着电子科学技术的进步，太赫兹波技术取得了突破性进展，太赫兹技术的应用研究也迅速扩展到越来越多的领域。本文就太赫兹相关概念、研究进展及其发展趋势进行了简要介绍。

1.揭开太赫兹神秘的面纱

电磁波、震动波、γ射线、X射线… 想必这些光波的名字对许多人来说并不陌生，那么太赫兹波呢？它是现如今人类了解得最少、开发得最少的一个波段，但它却有着不可衡量的价值。2004年，美国将太赫兹评为“改变未来世界的十大技术”之一；2005年，日本将其列为国家支柱的十大战略目标之首，并积极地研发，太赫兹也是本世纪最重要的新兴学科之一。

那么，太赫兹波究竟是什么呢？实际上，太赫兹波是之间的电磁波，其波段处于微波和红外波之间。随着科学技术的进步，太赫兹波技术取得了突破性进展，太赫兹技术在医学诊断，天文学，物体成像，通信，雷达探测等诸多领域都显示出其巨大的科学价值和实用前景（Rainsford T J,Mickan S P,Abbott D.T-ray sensing applications: review of global developments. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering,2005.）。

由于太赫兹波具有很强的穿透性，良好的定向性以及带宽高等特点，且太赫兹释放的能量极小，是完全非电离的，不会对人体产生有害的光致电离（光致电离是光子与原子或者分子相互作用形成离子的物理过程，该过程要求光子的能量大于或等于原子电离能量），也不会破坏物质。因此相比于现有的光波射线来说，太赫兹更具优势。

图1 太赫兹频谱位置

2.太赫兹技术的初步应用

诸如美国、日本以及欧洲的一些发达国家，都在积极开展太赫兹技术的科研工作，并且在一些方面取得了重大进展，近几年，我国科研界也在高度关注太赫兹技术，同时也已经创建起十几个太赫兹研究中心。

2.1 太赫兹在安全方面的应用

安全检测可以说是现阶段太赫兹最吸引人的应用。由于太赫兹具非电离性，且穿透能力强，因此可以对隐藏在机场，车站和其他等地的爆炸物、武器、毒品等危险物品起到远距离大范围的预防警示作用。它的本质就是利用太赫兹电磁信号的穿透性和对金属等特殊材料的强反射特性进行实时快速透视成像。许多有机大分子在太赫兹频段表现出很强的吸收和谐振，形成具有生物特异性的太赫兹特征吸收光谱。例如大多数毒品都是有机大分子，因此大多数毒品在太赫兹波段都有特征吸收光谱，再加上它们的振动和转动能级以及分子间弱相互作用引起的吸收频率都在太赫兹波段。因此，太赫兹技术可据此收集它们的特征吸收光谱和结构信息，以达到快速检查药物的目的（郑晓雨,赵彦彪,杨虹贤等.太赫兹技术在毒品检验中的研究进展.刑事技术,2017.）。

太赫兹安全检测仪主要是利用了人体与物体之间的温差。且仪器仅仅只是接收人体发射出来的太赫兹波，仪器本身并不会辐射电磁波，所以它对人体没有伤害，适合对活体生物或组织进行实时检测，因此太赫兹安检也成为了迄今为止最安全有效的安检方式。再加上其成像分辨率小于5mm，简而言之就是一个蚂蚁大小的物体都能被其识别到。便携式的太赫兹安检仪已经处于后期研发测试阶段，有希望在20cm外自动快速检测危险物品，并实时生成高清三维图像。因此未来有很大可能将广泛用于机场、海关、高铁、地铁等领域。可以想象，在不远的将来，机场火车站将安装大量的太赫兹安全设备（赵国忠,申彦春,刘影.太赫兹技术在军事和安全领域的应用.电子测量与仪器学报,2015.）。

图2 G20上使用的太赫兹安检仪成像效果图

2.2 太赫兹在医疗领域的应用

太赫兹和X射线之间的最大区别在于，在远红外区域，太赫兹光子能量比X射线大约多一百万倍，并且没有离子化辐射问题。 太赫兹频率段处于分子相互作用段，它能提供关于位置和密度的信息，可以用于分子活性研究，并提供高的空间分辨率（～300um），还可用于分子尺度的材料测定，用于诊断疾病，比如可以早早地检测到癌症，从而给患者提供了宝贵的治疗时间。太赫兹射线可以用于计算机照相，太赫兹射线CT可以获得分辨率高达um量级的三维分子或化学图像。根据不同的检测方法和信号处理方法，将太赫兹分为两大基本领域，即太赫兹成像技术和太赫兹光谱技术。太赫兹技术在医学科学领域的蓬勃发展，其中要属生物大分子检测和组织成像最深入人心。太赫兹成像技术的理论基础是水含量和结构的差异，可用其检测并识别生物组织。

文章来源：《舰船科学技术》 网址: http://www.jckxjszz.cn/qikandaodu/2021/0423/1434.html