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太赫兹源在公共安全安检领域中的应用

2025-09-03 32

太赫兹(THz,1THz=1012Hz)波是频率介于0.1-10THz的电磁波,位于微波与红外波段之间,其独特的物理特性使其在公共安全安检领域展现出巨大潜力。太赫兹源作为太赫兹技术的核心,为安检设备提供稳定、高效的太赫兹波辐射,是实现太赫兹安检功能的基础。


太赫兹源

太赫兹源与公共安全安检的适配性:核心特性支撑

太赫兹源产生的太赫兹波之所以适合安检,源于其三个关键特性,与公共安全安检的核心需求(高效检测、安全无害、隐私保护)高度匹配:

- 独特的穿透性

太赫兹波能穿透大多数非金属材料(如衣物、皮革、塑料、陶瓷、纸张等),但对金属(如刀具、枪支)会强烈反射,对水和金属氧化物(如爆炸物中的含氧化合物)有特征吸收。这一特性使其可直接“看穿”隐藏在衣物、包裹内的违禁品(无论金属或非金属),而无需接触被检测对象。

- 无电离辐射,安全性高

X射线(电离辐射,长期接触可能损伤细胞DNA)不同,太赫兹波属于非电离辐射,能量极低(仅为X射线的百万分之一),对人体组织和生物细胞无损伤,适合对人体直接安检(如人身检查)。

- “指纹”式光谱识别能力

不同物质(如爆炸物、毒品、化学危险品)的太赫兹光谱具有独特的特征吸收峰。例如,TNT(三硝基甲苯)在0.8-1.2THz波段有明显吸收峰,可卡因在1.5-2.0THz有特征信号。通过太赫兹源发射特定频率的波,结合光谱分析技术,可精准识别物质成分,避免“误判”。

太赫兹源在安检中的具体应用技术

太赫兹成像安检(人身/物品隐藏检测)

- 原理:太赫兹源发射宽频太赫兹波,照射被检测对象(人体或行李),接收反射/透射的太赫兹信号,经算法处理后生成二维/三维图像。图像中,隐藏的违禁品(如刀具、炸药、液态危险品)会因与周围材料的太赫兹响应差异(反射率、吸收率不同)而被清晰显示。

- 优势:

- 可穿透衣物直接检测人体携带的危险品(如藏在腰间的匕首、鞋内的炸药),但不会像X射线那样显示人体内部器官,仅呈现“轮廓+隐藏物品”,保护隐私;   

- 对非金属违禁品(如陶瓷刀、塑料炸药)的检测能力远超金属探测器(仅能测金属)。

- 太赫兹源类型:多采用光整流太赫兹源(宽频、相干性好,适合成像)或量子级联激光器(QCL)(窄频、高功率,适合高分辨率成像),确保成像速度(≤1秒/人)和分辨率(可达毫米级)。

太赫兹光谱-成像联用安检(成分识别)

- 原理:在成像基础上,太赫兹源发射特定频率的波(覆盖违禁品特征吸收峰范围),通过分析反射/透射光的光谱信号,结合数据库比对,直接识别物品成分

- 应用场景:行李安检中,可区分“面粉”与“毒品粉末”、“饮料”与“液态炸药”;人身安检中,可识别贴在皮肤上的爆炸物薄片。

- 关键:需太赫兹源具备可调频能力(如通过“太赫兹频率梳”技术覆盖0.3-3THz频段),匹配不同违禁品的光谱特征。

实时快速安检系统(高通量场景适配)

- 原理:采用高功率太赫兹源(如返波管、自由电子激光器),结合阵列探测器与快速扫描技术,实现“边走边检”(无需停留)。例如,在机场安检通道,乘客正常步行通过时,太赫兹源快速扫描全身,0.5秒内完成成像与危险品识别。

- 优势:解决传统安检(如X射线机、人工检查)效率低、排队久的问题,单通道每小时可检测300-500人,适合高铁站、大型展会等高通量场景。

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