[发明专利]一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法

说明书

本发明公开了一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法，系统包括太赫兹波发射模块、第一直线步进电机、第一旋转步进电机、样品台、第二直线步进电机、第二旋转步进电机、U型支架、太赫兹波探测模块以及数据采集模块，通过太赫兹波发射模块发射的太赫兹波，利用步进电机移动样品并采集样品位于各个位置和角度的信号，将光强信号转变为光电流信号并收集保存到数据采集模块中，最终得到样品的透射图像或正弦图。基于此系统提出了二维太赫兹透射式成像系统的扫描方法、基于二维Radon变换的太赫兹层析成像系统的扫描方法以及基于三维Radon变换的太赫兹层析成像系统的扫描方法，这种集成化设计有效降低了成像系统的制作成本，减少了成像系统的占用空间。

技术领域

本发明属于太赫兹成像领域，更具体地，涉及一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法。

背景技术

太赫兹波(Terahertz Wave，简称THz波)是指频率在0.1～10THz之间的电磁波，其波长位于0.03mm～3mm范围内，介于红外波与微波波段之间。太赫兹波具有瞬态性、低能性、宽带性以及相干性等许多独特的优势。

x射线对各种材料和物质有很强的穿透能力，因此在医学诊断、材料分析以及工业生产等诸多领域中被广泛应用。但是非致密性材料，比如航天隔热泡沫，对x射线的吸收率极低，因此使用x射线成像技术很难辨识这些材料中的缺陷。与x射线相比，太赫兹波能穿透非金属和非极性的电介质材料，而且非致密性材料对太赫兹波的吸收相对较高，使用太赫兹成像技术能辨别非致密性材料的缺陷。此外，太赫兹波的光子能量低于损害生物组织的能量阈值，没有x射线的电离性质，因此可以被用来进行人体安检和生物检测。太赫兹成像技术可以作为现有成像技术的补充，在无损检测和人体安检等领域有广泛的应用前景。

现有的太赫兹成像系统均基于单一的成像技术，比如太赫兹二维透射成像系统，只能对二维样品进行透射成像，而太赫兹计算机层析成像系统只能对三维样品的某一个横截面或者整个样品进行层析成像。如果需要使用多种成像技术对不同样品进行检测，则需要多个太赫兹成像系统，制作成本高，占用空间大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法，旨在解决现有系统成像方式单一，制作成本高、占用空间大的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于太赫兹波的成像系统，包括太赫兹波发射模块、第一直线步进电机、第一旋转步进电机、样品台、第二直线步进电机、第二旋转步进电机、U型支架、太赫兹波探测模块以及数据采集模块。

U型支架固定在第一旋转步进电机上，第一旋转步进电机固定在第一直线步进电机上，太赫兹波发射模块和太赫兹波探测模块分别固定在U型支架的两侧，样品台固定在第二旋转步进电机上，第二旋转步进电机固定在第二直线步进电机上，数据采集模块与太赫兹波探测模块相连。

太赫兹波发射模块用于发射太赫兹波，太赫兹波探测模块用于将收集到的光强信号转变为光电流信号，数据采集模块用于控制步进电机，采集并保存太赫兹波探测模块收到的光电流信号。

优选地，太赫兹发射模块包括太赫兹波发射源、第一光学元件、第二光学元件和第一笼式单元；太赫兹波发射源、第一光学元件、第二光学元件依次放置于第一笼式单元。

优选地，太赫兹探测模块包括太赫兹波探测器、第三光学元件、第四光学元件和第二笼式单元；第三光学元件、第四光学元件和太赫兹波探测器依次放置于第二笼式单元。