CN206876568U - 一种平行光扩束成像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种平行光扩束成像系统，该装置包括：太赫兹波源、高阻硅片、氩离子激光器、第一透镜、第二透镜、样品台、离轴抛物面镜、太赫兹波探测器和计算机；所述太赫兹波源发射出的光束依次通过所述高阻硅片、所述第一透镜、所述第二透镜、所述样品台和所述离轴抛物面镜，所述太赫兹波探测器接收从所述离轴抛物面镜汇聚的所述光束，所述太赫兹波探测器与所述计算机电连接。本实用新型利用透镜系统将太赫兹波准直为平行光束，透过样品后利用离轴抛物面镜将其聚焦到太赫兹波探测器，通过计算机对样品图像进行实时成像显示，并且利用氩离子激光是否照射到高阻硅片上，实现对检测装置的开、关控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及太赫兹成像领域，尤其涉及一种平行光扩束成像系统。
背景技术
太赫兹(THz)辐射是指振荡频率在0.1THz-10THz(1THz＝1012Hz)的电磁波，此波段的电磁辐射具有很多独特的性质：1)THz波对很多介电材料和非极性液体有很好的穿透性，因此太赫兹波可以对不透明物体进行透视成像；2)THz波另一个显著特点是它的安全性，它的光子能量很低，对生物体安全；3)THz波段还包含了丰富的光谱信息，具有良好的光谱分辨特性。
由于在相当长时间里太赫兹波源的问题未能很好解决，太赫兹波科学技术的发展受到很大的限制，从而使其应用潜能未能发挥出来。太赫兹波科学技术现在已得到国际学术界的广泛关注，在世纪之交短短数年内，国际上关于太赫兹波的研究机构大量涌现，并取得了很多研究成果。当前太赫兹波的功能器件是太赫兹波科学技术应用中的重点和难点，国内外对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。
目前从辐射源考虑，THz成像技术可分为脉冲波THz成像和连续波THz成像两大类。脉冲波THz时域光谱成像是研究最广泛的THz成像技术，主要是利用超短脉冲激发产生THz脉冲，经过时域到频域的转换得到样品各种信息，然后进行数据处理得到THz图像，此方法产生的THz功率低(微瓦级)、成像速度慢、数据处理繁琐。连续波THz成像技术中，THz源可以采用量子级联激光器，但是量子级联激光器输出频率较高，且需要低温运行；还可以采用返波振荡器，其优点是输出频率可调，但其输出频率太低(＜1.5THz)；CO2激光抽运连续波激光器也是产生连续波THz的辐射源，可以室温工作，且输出功率较高，可调频率多，易于操作。从成像方法来考虑，THz成像技术可分为扫描成像和实时成像两大类：扫描成像技术对样品上各点逐次扫描，成像速度慢；而THz实时成像主要采用电光晶体，成像速度快、但成像面积小，检测物体面积较大时需要对辐射光进行扩束。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种平行光扩束成像系统，解决成像系统不能够对面积较大的物体进行检测、成像速度慢、数据处理繁琐的技术问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种平行光扩束成像系统，其特征在于，包括太赫兹波源(1)、高阻硅片(2)、氩离子激光器(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、样品台(6)、离轴抛物面镜(7)、太赫兹波探测器(8)和计算机(9)；
所述太赫兹波源(1)发射出的光束依次通过所述高阻硅片(2)、所述第一透镜(4)、所述第二透镜(5)、所述样品台(6)和所述离轴抛物面镜(7)，所述太赫兹波探测器(8)接收从所述离轴抛物面镜(7)汇聚的所述光束，所述太赫兹波探测器(8)与所述计算机(9)电连接；
所述氩离子激光器(3)照射到高阻硅片(2)上。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述太赫兹波源(1)为返波振荡器、量子级联激光器或CO2激光抽运连续波太赫兹辐射源。
进一步，所述太赫兹波源(1)工作频率设置为0.1THz-8THz。
进一步，所述高阻硅片(2)厚度为500μm，所述高阻硅片(2)半径为30mm，所述高阻硅片(2)电阻率为10000Ω*cm。
进一步，所述第一透镜(4)为凸透镜，焦距为50mm。
进一步，所述第二透镜(5)为凸透镜，焦距为200mm。
进一步，所述离轴抛物面镜(7)焦距为50.8mm。
进一步，所述太赫兹波探测器(8)为焦平面阵列探测器。
进一步，所述太赫兹波探测器(8)为日本NEC公司的IRV-T0831C焦平面阵列相机。
本实用新型的有益效果是：对太赫兹波束进行了二次扩束，在样品台能够对面积较大的物体进行检测；利用可调谐氩离子激光是否照射到高阻硅片上，实现对检测装置的开、关控制，能够对显示图像帧数进行控制；利用焦平面阵列探测器及其自带软件对图像进行实时成像显示，探测灵敏度高，实时性好。
附图说明
图1为本实用新型所述一种平行光扩束成像系统框图；
图2(a)为本实用新型所述太赫兹成像系统的5元人民币水印成像图；
图2(b)为本实用新型所述太赫兹成像系统的20元人民币水印成像图；
附图1中，各标号所代表的部件列表如下：
1、太赫兹波源，2、高阻硅片，3、氩离子激光器，4、第一透镜，5、第二透镜，6、样品台，7、离轴抛物面镜，8、太赫兹波探测器，9、计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种平行光扩束成像系统，包括太赫兹波源、高阻硅片、氩离子激光器、第一透镜、第二透镜、样品台、离轴抛物面镜、太赫兹波探测器和计算机；所述太赫兹波源发射出的光束依次通过所述高阻硅片、所述第一透镜、所述第二透镜、所述样品台和所述离轴抛物面镜，所述太赫兹波探测器接收从所述离轴抛物面镜汇聚的所述光束，所述太赫兹波探测器与所述计算机电连接，共同构成一个成像系统。其中所述太赫兹波源、所述高阻硅片、所述第一透镜、所述第二透镜、所述样品台和所述第一离轴抛物面镜在第一直线上，所述离轴抛物面镜和所述太赫兹波探测器在第二直线上，第一直线与第二直线垂直。
所述太赫兹波源到达高阻硅片，由氩离子激光器是否照射到高阻硅片实现对检测装置的开、关控制，所述太赫兹波经所述第一透镜和所述第二透镜后被准直扩束，并照射到样品台的待测样品上，太赫兹波透过样品后被所述离轴抛物面镜汇聚，再利用太赫兹波探测器成像，并将成像数据输入到计算机进行实时在线处理与显示。
其中所述太赫兹波源是一种能够向外辐射连续波太赫兹的装置，为返波振荡器、量子级联激光器或CO2激光抽运连续波太赫兹辐射源。所述的太赫兹波源工作频率设置为0.1THz-8THz。
与所述太赫兹波源连接的是所述高阻硅片厚度为500μm，所述高阻硅片半径为30mm，所述高阻硅片电阻率为10000Ω*cm。
所述第一透镜为凸透镜，焦距为50mm。所述第二透镜为凸透镜，焦距为200mm。两个透镜镜共同构成一个准直系统，将所述太赫兹波源发出的光束转变为平行光束并扩束。所述离轴抛物面镜焦距为50.8mm。所述太赫兹波探测器为焦平面阵列探测器。所述太赫兹波探测器为日本NEC公司的IRV-T0831C焦平面阵列相机。本实用新型利用第一透镜、第二透镜将太赫兹波准直为平行光束并扩束，太赫兹波探测器将探测到的通过离轴抛物面镜汇聚的平行光束送入计算机进行显示和存储。
实施例一
选择美国相干公司的SIFIR-50CO2激光抽运连续波太赫兹辐射源，调节频率到3.11THz。所述高阻硅片厚度为500μm，所述高阻硅片半径为30mm，所述高阻硅片电阻率为10000Ω*cm，使相应频率的太赫兹波聚焦在预设的高阻硅中间位置。太赫兹波探测器选用日本NEC公司的IRV-T0831C焦平面阵列相机，通过USB接口与计算机相连。太赫兹波探测器将探测到的通过离轴抛物面镜汇聚的平行光束送入计算机进行显示和存储。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种平行光扩束成像系统，其特征在于，包括太赫兹波源(1)、高阻硅片(2)、氩离子激光器(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、样品台(6)、离轴抛物面镜(7)、太赫兹波探测器(8)和计算机(9)；
所述太赫兹波源(1)发射出的光束依次通过所述高阻硅片(2)、所述第一透镜(4)、所述第二透镜(5)、所述样品台(6)和所述离轴抛物面镜(7)，所述太赫兹波探测器(8)接收从所述离轴抛物面镜(7)汇聚的所述光束，所述太赫兹波探测器(8)与所述计算机(9)电连接；
所述氩离子激光器(3)照射到高阻硅片(2)上。
2.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述太赫兹波源(1)为返波振荡器、量子级联激光器或CO2激光抽运连续波太赫兹辐射源。
3.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述太赫兹波源(1)工作频率设置为0.1THz-8THz。
4.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述高阻硅片(2)厚度为500μm，所述高阻硅片(2)半径为30mm，所述高阻硅片(2)电阻率为10000Ω*cm。
5.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述第一透镜(4)为凸透镜，焦距为50mm。
6.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述第二透镜(5)为凸透镜，焦距为200mm。
7.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述离轴抛物面镜(7)焦距为50.8mm。
8.根据权利要求1所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述太赫兹波探测器(8)为焦平面阵列探测器。
9.根据权利要求1或8所述一种平行光扩束成像系统，其特征在于，所述太赫兹波探测器(8)为日本NEC公司的I RV-T0831C焦平面阵列相机。
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