快速太赫茲連續波掃描成像系統的制作方法
【專利摘要】快速太赫茲連續波掃描成像系統，由太赫茲激光器，頻率可調節斬波器，金屬線柵，表面鍍金反射鏡，兩個太赫茲聚焦透鏡，二維平移臺，兩個Golay-cell探測器構成，太赫茲激光器產生的太赫茲激光經頻率可調節斬波器由金屬線柵分成兩束，一束作為參考光透射到一個Golay-cell探測器；另一束依次經表面鍍金反射鏡、兩個太赫茲聚焦透鏡、夾在兩個太赫茲聚焦透鏡中間二維平移臺上的樣品、透射到另一個Golay-cell探測器，兩個Golay-cell探測器輸出測量結果。本實用新型通過同時控制平移臺的連續移動與探測器信號實時采集，實現快速成像，并通過選取高頻率太赫茲光源以及雙路探測，實現高質量，高分辨率成像，改善了太赫茲連續波掃描成像系統掃描成像時間長和成像質量差的缺點。
【專利說明】快速太赫茲連續波掃描成像系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種快速太赫茲連續波掃描成像系統及方法，屬于太赫茲成像【技術領域】。具體講，涉及快速太赫茲連續波掃描成像系統。
技術背景
[0002]太赫茲連續波掃描成像技術是太赫茲成像技術的主要方法之一。目前太赫茲成像技術主要分為脈沖波成像和連續波成像，前者需用飛秒激光器作為泵浦源，系統成本高，體積龐大，而且掃描速度慢。連續波成像系統可選用面陣相機作為太赫茲波探測器，成像速度快，但是成像質量受相機陣列的限制，成像質量差。目前已報道的太赫茲連續波掃描成像技術中，多采用耿氏振蕩器作為成像系統光源，其輸出波長較長，成像質量差；部分報道中，選用二氧化碳氣體激光器作為泵浦源產生太赫茲輻射進行掃描成像研宄，其分辨率有所提高，所報道的成像分辨率也在0.2^以上。目前已報道的太赫茲連續波掃描成像技術所采用的掃描方式為平臺移動一個掃描步長，進行一次數據采集，存在掃描間隔，一般在0.5秒左右，平移臺的變速運動和停頓造成掃描時間長，成像速度慢，成像所需時間在幾十分鐘至幾個小時之間。現有的成像系統與方法在成像分辨率與掃描速度上的不足制約了其在科研領域、生物醫學檢測領域實際應用。
【發明內容】
[0003]為克服現有技術的不足，本實用新型旨在提供一種快速太赫茲連續波掃描成像的方案，采用該方案可使得掃描成像速度加快、分辨率提高，每秒鐘可采集10個像素點，在4.31取頻率輸出下，掃描圖像分辨率達到0.1臟，并且能夠在室溫下長期穩定工作。為此，本實用新型采取的技術方案是，快速太赫茲連續波掃描成像系統，由太赫茲激光器，頻率可調節斬波器，金屬線柵，表面鍍金反射鏡，兩個太赫茲聚焦透鏡，二維平移臺，兩個601&7-0611探測器，以及計算機構成，太赫茲激光器產生的太赫茲激光經頻率可調節斬波器由金屬線柵分成兩束，一束作為參考光透射到一個奶-⑶11探測器；另一束依次經表面鍍金反射鏡、兩個太赫茲聚焦透鏡、夾在兩個太赫茲聚焦透鏡中間二維平移臺上的樣品、透射到另一個探測器；兩個探測器輸出測量結果。
[0004]金屬線柵金屬線方向可調諧，通過改變角度調節分光比，使得分成兩束功率比例滿足1:1。
[0005]二維平移臺上樣品處于太赫茲聚焦透鏡焦平面處。
[0006]與已有技術相比，本實用新型的技術特點與效果:
[0007]本實用新型通過同時控制平移臺的連續移動與探測器信號實時采集，實現快速成像，并通過選取高頻率太赫茲光源以及雙路探測，實現高質量，高分辨率成像，因而本實用新型改善了太赫茲連續波掃描成像系統掃描成像時間長和成像質量差的缺點，本太赫茲連續波掃描成像技術，通過透射成像方式，實現對樣品透射掃描，獲得樣品對太赫茲波的吸收信息，可廣泛應用于生物醫學檢測以及公共安全領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型結構示意圖。
[0009]圖中:1.太赫茲激光器么頻率可調節斬波器么金屬線柵；4表面鍍金反射鏡；5.丁8111'即1(?透鏡；6.18111'即1(?太赫茲超透鏡；7? 二維平移臺；8?1探測器；9.601&7-0611探測器；10?計算機。
[0010]圖2掃描路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0011]本實用新型提出了一種快速太赫茲連續波掃描成像的方案，方案對太赫茲輻射進行分光，通過引入參考光提高成像結果的信噪比；將信號光聚焦垂直入射到樣品處，通過改變樣品位置實現掃描成像，因此需將樣品固定在二維平移臺上，通過控制平移臺連續移動使得樣品位置改變。編程控制平移臺連續移動，移動速度穩定，無停頓，并且根據平移臺位置記錄相應位置處兩個太赫茲探測器的數據。用型號相同的探測器探測信號光與泵浦光的強度值，比較得出樣品的太赫茲透射掃描成像結果。兩個探測器的數據比較方法:用信號光(經過樣品的光束)的強度值除以參考光的強度值(未經過樣品的光束
[0012]本實用新型通過下述技術方案加以實現，包括太赫茲激光器1，頻率可調節斬波器2，金屬線柵3，表面鍍金反射鏡4，太赫茲聚焦透鏡5、6，二維平移臺7，60187~^611探測器8、9，以及計算機10構成的快速太赫茲連續波掃描成像系統，通過選取高頻率太赫茲光源以及雙路探測，實現高質量，高分辨率成像。:高萊盒。
[0013]下面通過附圖和一個具體實施例，進一步詳細說明本實用新型。
[0014]本實用新型的實施方案中太赫茲激光器可選用二氧化碳氣體泵浦太赫茲激光器，其樣品腔中填充甲醇氣體，可有五個不同波長太赫茲輸出，根據具體需求選擇4.31取頻率輸出，其額定輸出功率為2001；由于探測器無法相應連續波信號，因此需要用斬波器進行斬波，使探測器可以探測到太赫茲信號。系統成像速度與斬波器的斬波頻率有關，因此選用頻率可調節斬波器可以改變成像速度，斬波器斬波頻率為1-4000?可調，占空比為50%，根據探測器響應頻率，將斬波頻率設為50取；其成像速度較快。也可高于50取，但是會影響到系統穩定性，成像質量等方面。金屬線柵金屬線方向可調諧，通過改變角度可以調節分光比，使得信號光與參考光功率比例滿足1:1 ；聚焦透鏡選用了8111'即1(?透鏡，尺寸為50111111，焦距為；擺放二維平移臺使樣品處于透鏡焦平面處，掃描方式為蛇形移動，掃描過程中平移臺連續移動，無停頓；蛇形運動是指平移臺移動，聚焦光斑位置固定不變，平移臺只有上下移動與左右移動，并無旋轉，平移臺運動路線為向上掃描一列，然后向右移動一個步長，再向下移動一列，然后向右移動一個步長，如此反復。
號。二維平移臺位置:處于前一個透鏡的像方焦平面上，同時也是后一個透鏡的物方焦平面。
[0015]可通過編寫匕”1冊程序控制平移臺連續移動，系統引入外觸發信號，每個觸發信號對應平移臺移動一段距離，程序可通過記錄觸發信號的個數來判斷平移臺的位置，以及記錄每個像素點位置處的探測器的讀數。計算機根據探測器探測的數據重構得到太赫茲掃描圖像，并且每完成一列掃描，立即繪制當列圖像，進一步縮短掃描時間。
[0016]整套系統搭建完成后，每次掃描只需將樣品固定在平移臺上，打開匕”工冊程序控制面板，設定掃描范圍，掃描步長，運行程序即可完成掃描。在掃描光源為4.31取頻率輸出時，其掃描成像分辨率為0.1111111，對10111大小的樣品掃描時間僅需17分鐘。
【權利要求】
1.一種快速太赫茲連續波掃描成像系統，其特征是，由太赫茲激光器，頻率可調節斬波器，金屬線柵，表面鍍金反射鏡，兩個太赫茲聚焦透鏡，二維平移臺，兩個Golay-cell探測器構成，太赫茲激光器產生的太赫茲激光經頻率可調節斬波器由金屬線柵分成兩束，一束作為參考光透射到一個Golay-cell探測器；另一束依次經表面鍍金反射鏡、兩個太赫茲聚焦透鏡、夾在兩個太赫茲聚焦透鏡中間二維平移臺上的樣品、透射到另一個Golay-cell探測器；兩個Golay-cell探測器輸出測量結果。
2.如權利要求1所述的快速太赫茲連續波掃描成像系統，其特征是，金屬線柵金屬線方向可調諧，通過改變角度調節分光比，使得分成兩束功率比例滿足1:1。
3.如權利要求2所述的快速太赫茲連續波掃描成像系統，其特征是，二維平移臺上樣品處于太赫茲聚焦透鏡焦平面處。
【文檔編號】G01N21/3581GK204255853SQ201420751909
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】徐德剛, 李忠孝, 王與燁, 李佳起, 閆超, 嚴德賢, 石嘉, 劉鵬翔, 姚建銓 申請人:天津大學