TWI621315B - 一種基於太赫茲波的檢測系統 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種檢測系統，其包括：一太赫茲波發射源，一探測器，以及一分別與該太赫茲波發射源和探測器連接的控制電腦；所述太赫茲波發射源包括一太赫茲反射速調管，其中，所述太赫茲反射速調管包括：一電子發射單元、一諧振單元、一輸出單元，所述電子發射單元用於發射電子；所述諧振單元包括一諧振腔體，該諧振腔體與所述電子發射單元相通，該電子發射單元發射的電子進入所述諧振腔體，所述諧振腔體與所述電子發射單元相對的腔體壁具有一耦合輸出孔，所述輸出單元通過所述耦合輸出孔與所述諧振單元相通，所述諧振單元中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔傳輸到所述輸出單元。
Description
本發明涉及檢測領域，尤其，涉及及一種基於太赫茲反射速調管的檢測系統。
一般而言，太赫茲波是指頻率從0.3THz-3THz或者0.1THz-10THz範圍的電磁波。太赫茲波的波段處於紅外波段與毫米波段之間，在安全檢查，反恐，材料檢測方面都有可能得到應用。與此同時，由於太赫茲波是一種低能量的光子，具有無害、非電離、不接觸等優勢，在醫療檢測方面有可能得到應用。
反射式速調管是產生太赫茲波的一個重要的方式。採用先進的微加工技術，結合當前奈米材料的場發射電子源，有可能製造出具有實用價值的可用於產生太赫茲波波的微型反射式速調管。為了擴大能產生太赫茲波信號的反射速調管的實際應用範圍，需要調整這種反射式速調管的結構尺寸。然而，先前的太赫茲反射速調管由於耦合輸出孔設置於諧振腔體的腔體側壁上，故輸出單元也設置於腔體側壁，從而使該太赫茲反射速調管很難達到較小的橫向結構尺寸，且難以集成陣列。
故，確有必要提供一種橫向結構尺寸較小且容易集成陣列的太赫茲反射速調管及應用該太赫茲反射速調管的檢測系統。
一種檢測系統，其包括：一太赫茲波發射源，一探測器，以及一分別與該太赫茲波發射源和探測器連接的控制電腦；所述太赫茲波發射源包括一太赫茲反射速調管，其中，所述太赫茲反射速調管包括：一電子發射單元、
一諧振單元和一輸出單元；所述電子發射單元用於發射電子；所述諧振單元包括一諧振腔體，該諧振腔體與所述電子發射單元相通，該電子發射單元發射的電子進入所述諧振腔體，所述諧振腔體與所述電子發射單元相對的腔體壁具有一耦合輸出孔，所述輸出單元通過所述耦合輸出孔與所述諧振單元相通，所述諧振單元中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔傳輸到所述輸出單元。
一種基於太赫茲波的檢測系統，其包括：一太赫茲波發射源，一探測器，以及一分別與該太赫茲波發射源和探測器連接的控制電腦；其中，所述太赫茲波發射源包括：一基板；複數個太赫茲反射速調管，所述太赫茲反射速調管包括：一電子發射單元、一諧振單元和一輸出單元；所述電子發射單元用於發射電子；所述諧振單元包括一諧振腔體，該諧振腔體與所述電子發射單元相通，該電子發射單元發射的電子進入所述諧振腔體，所述諧振腔體與所述電子發射單元相對的腔體壁具有一耦合輸出孔，所述輸出單元通過所述耦合輸出孔與所述諧振單元相通，所述諧振單元中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔傳輸到所述輸出單元；以及多根行線及多根列線；所述多根行線平行間隔設置於所述基板，所述多根列線平行間隔且垂直多根行線設置；所述多根行線與多根列線相交處電絕緣，每相鄰兩根行線與相鄰兩根列線定義一格子單元，每一格子單元至少設置一太赫茲反射速調管；每一行太赫茲反射速調管與同一根行線電連接，每一列太赫茲反射速調管與同一根列線電連接。
與先前技術相比，本發明提供的提供的基於太赫茲反射速調管的檢測系統採用的太赫茲反射速調管通過將輸出單元設置於諧振單元與電子發射單元相對的另一腔體壁，輸出單元通過耦合輸出孔與諧振腔體相通，不僅使該太赫茲反射速調管橫向結構尺寸減小，而且該太赫茲反射速調管容易集成陣列，該集成的太赫茲反射速調管陣列的橫向結構尺寸也減小。
1,1A‧‧‧檢測系統
10‧‧‧太赫茲波發射源
11‧‧‧電子發射單元
110‧‧‧基板
111‧‧‧陰極層
113‧‧‧電子注入層
1130‧‧‧電子發射孔道
114‧‧‧電子發射體
1140‧‧‧子電子發射體
11401‧‧‧第一端
11402‧‧‧第二端
115‧‧‧引出柵
1152‧‧‧柵孔
1153‧‧‧介質層
1154‧‧‧奈米碳管層
1155‧‧‧空隙
116‧‧‧絕緣層
12‧‧‧諧振單元
121‧‧‧空腔
122‧‧‧凹部
123‧‧‧耦合輸出孔
124‧‧‧第一柵網
125‧‧‧第二柵網
126‧‧‧絕緣支撐體
127‧‧‧反射層
128‧‧‧腔體壁
14‧‧‧輸出單元
140‧‧‧輸出波導
141‧‧‧吸氣劑
142‧‧‧透鏡
15‧‧‧太赫茲波
16‧‧‧行線
17‧‧‧列線
18‧‧‧探測器
19‧‧‧控制電腦
20‧‧‧被測物體
圖1為本發明第一實施例所提供的檢測系統的結構示意圖。
圖2為本發明第一實施例所提供的檢測系統採用的太赫茲反射速調管的結構示意圖。
圖3為本發明第一實施例提供的檢測系統採用的太赫茲反射速調管的電子發射單元的結構示意圖。
圖4為圖3電子發射單元中的電子發射體採用的奈米碳管線狀結構的掃描電鏡照片。
圖5為圖3電子發射單元中引出柵的結構示意圖。
圖6為本發明第一實施例所提供的檢測系統採用的控制電腦的結構示意圖。
圖7為本發明第二實施例所提供的檢測系統的方框示意圖。
圖8為本發明第二實施提供的檢測系統採用的採用的太赫茲反射速調管的結構示意圖。
以下將結合上述附圖和不同實施例說明本發明提供的基於太赫茲波的檢測系統。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供的檢測系統1包括一太赫茲波發射源10，一與該太赫茲波發射源10間隔設置的探測器18，以及一分別與該太赫茲波發射源10和探測器18連接的控制電腦19。
所述檢測系統1為透射式檢測系統。使用時，將被測物體20放置於所述太赫茲波發射源10和探測器18之間。所述太赫茲波發射源10發射的太赫茲波15穿透該被測物體20之後被所述探測器18探測到並將探測到的資訊發送給控制電腦19。所述控制電腦19對探測到的資訊進行分析，並將分析結果顯示給使用者。
請進一步參閱圖2，所述太赫茲波發射源10為一太赫茲反射速調管，其包括一電子發射單元11、一諧振單元12、一輸出單元14。所述電子發射單元11用於發射電子；所述諧振單元12包括一諧振腔體120，該諧振腔體120與所述電子發射單元11相通，該電子發射單元11發射的電子進入所述諧振腔體120，所述諧振腔體120與所述電子發射單元11相對的一腔體壁128具有一耦合輸出孔123，所述輸出單元14通過所述耦合輸出孔123與所述諧振單元12相通，
所述諧振單元12中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔123傳輸到所述輸出單元14，從而輸出到負載。
請進一步參閱圖3，所述電子發射單元11包括一基板110、一陰極層111、一電子注入層113、一引出柵115。所述基板110具有一表面，所述陰極層111設置於所述基板110的表面，所述電子注入層113設置於所述陰極層111遠離所述基板110的表面。所述電子注入層1113具有一垂直貫穿上下表面的電子發射孔道1130，所述陰極層111部分表面通過該電子發射孔道1130暴露，所述電子發射孔道1130中設有電子發射體114，且該電子發射體114與所述暴露的陰極層111電連接。所述引出柵115設置於所述電子注入層113遠離所述陰極層111的表面，且至少覆蓋所述電子發射孔道1130，所述引出柵115與所述電子發射體114間隔一段距離。
所述基板110可以為矽、玻璃、陶瓷等絕緣材料，所述基板110的形狀與厚度不限，可以根據實際需要選擇。本實施例中，所述基板110為一圓形玻璃板。
所述陰極層111為一導電層，其材料可以為純金屬、合金、半導體、氧化銦錫或導電漿料等，且其厚度和大小可以根據實際需要選擇。可以理解，當基板110為矽片時，該陰極層111可以為一矽摻雜層。本實施例中，所述陰極層111為一厚度為20微米的鋁膜，該鋁膜通過磁控濺射法沈積於基板110的表面。
所述電子發射孔道1130具有預定傾斜度的傾斜側壁，該電子發射孔道1130的孔徑隨著遠離陰極層111的方向逐漸變窄，所述電子發射孔道1130的側壁的表面可以為平面、凹面或凸面。所述電子注入層113可以為一具有電子發射孔道1130的層狀結構，也可以為複數個相隔一定距離設置的條狀結構，且所述相隔一定距離設置的條狀結構之間的間隔即為所述電子發射孔道1130。本實施例中，所述電子發射孔道1130呈現倒漏斗的形狀，對電子發射體所發射的電子束具有一定的聚焦作用，進一步提高了電子發射體的電流發射密度。
所述電子發射孔道1130內設有電子發射體114，該電子發射體114包括複數個子電子發射體1140，每一個子電子發射體1140包括第一端11401和與該第一端11402相對的第二端11402，所述第一端11401即為電子發射端。每一個子電子發射體1140的第二端11402電連接於所述陰極層111暴露處。優選
地，所述每個子電子發射體1140遠離陰極層111的第一端11401位於電子注入層113的電子發射孔道1130內。
所述電子發射體114的整體形狀與所述電子發射孔道1130側壁的形狀一致。也就是說，每一個子電子發射體1140的第一端11401的連線與所述電子發射孔道1130側壁的形狀一致或吻合，即，所述子電子發射體1140的第一端11401至所述電子發射孔道1130的側壁的最短距離基本一致。具體地，所述電子發射體114為山丘狀，中間高，周圍低。可以理解，所述電子發射體114不限於上述結構。如圖4所示，所述電子發射體114也可以為一奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構為複數個奈米碳管線相互扭轉而成的絞線結構，或者由複數個奈米碳管線並排組成的一束狀結構。
所述電子注入層113為矽、鉻等導電材料時，所述電子注入層113與所述陰極層111電絕緣，所述電子發射孔道1130的側壁及所述電子注入層與所述陰極之間均設有一絕緣層116，所述電子發射孔道1130的側壁的絕緣層表面塗覆有次級電子倍增材料，該次級電子倍增材料可以由氧化物形成，例如氧化鎂、氧化鈹等，也可以由金剛石等形成。所述電子注入層也可以為玻璃、陶瓷等絕緣材料，此時所述電子發射孔道1130的側壁直接塗覆所述次級電子倍增材料。當所述電子發射體114發射的電子碰撞到所述電子發射孔道1130的側壁時，次級電子倍增材料使電子數量倍增，最終提高電流發射密度。本實施例中，所述電子注入層113為矽，所述電子注入層113與所述陰極層111之間和電子發射孔道1130的側壁均設有一絕緣層116。
所述子電子發射體1140可以為奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等任何可以發射電子的結構。進一步，所述子電子發射體1140的表面可以設置一層抗離子轟擊材料，該抗離子轟擊材料可以為碳化鉿、碳化鋯等中的一種或幾種。
所述引出柵115用於引出所述電子發射體114發射的電子，所述引出柵115為奈米碳管複合層、奈米碳管層、石墨烯層，該石墨烯層的電子透過率達到98%。請參閱圖5，所述引出柵115為奈米碳管複合層，至少，所述引出柵115與所述電子發射體114正對的部分為奈米碳管複合層。該奈米碳管複合層是由複數個奈米碳管構成的奈米碳管層1154和包覆於該奈米碳管層的介質層1153形成的一網狀結構體，即，所述奈米碳管複合層在厚度方向上具有複數個
貫穿的孔，即為柵孔1152。所述柵孔1152在所述引出柵115中均勻分佈。所述柵孔1152的尺寸為1奈米~200微米。優選地，所述柵孔1152的尺寸為1奈米~10微米，這有利於進一步提高所述引出柵115的柵孔1152內外的空間電場均勻性，從而進一步改善電子發射單元11發射電子的速度的均勻性。
所述奈米碳管層1154具有複數個空隙1155，該複數個空隙1155從所述奈米碳管層1154的厚度方向貫穿所述奈米碳管層1154。所述空隙1155可以為複數個相鄰的奈米碳管圍成的微孔或者沿奈米碳管軸向延伸方向延伸呈條形的相鄰奈米碳管之間的間隙。所述空隙1155的尺寸為10奈米~300微米。可以理解，所述奈米碳管層1154也可以為複數個平行設置的奈米碳管線，相鄰兩個奈米碳管線之間的空間構成所述奈米碳管層1154的空隙1155。
所述奈米碳管層1154中有部分奈米碳管相互交叉或重疊時，相互交叉或重疊在一起的奈米碳管表面的介質層1153連成一體，進一步將該相鄰的奈米碳管固定在一起，從而可提高整個引出柵115的結構穩定性，使得奈米碳管層1154不易脫落。
所述介質層1153包括複數個奈米顆粒。所述介質層1153包覆於該奈米碳管層1154的表面，具體地，所述介質層1153包覆於所述奈米碳管層1154中奈米碳管的表面，至少使所述奈米碳管層1154中被所述電子發射體114發射的電子直接轟擊到的奈米碳管的表面被介質層1153包覆。優選地，所述介質層1153包覆於所述奈米碳管層1154的整個表面。由於所述介質層1153厚度較薄，仍具有導電性，以使發射的電子不會在介質層1153累積，有效地避免了電弧放電，從而保護了所述引出柵115。
所述介質層1153的材料為具有一定化學穩定性的材料，為類金剛石、矽、碳化矽、二氧化矽、氮化硼、氧化鋁以及氮化矽等中的一種或多種。所述介質層1153的厚度為1奈米~100微米，優選地，厚度為5奈米~100奈米。
所述電子發射單元11進一步包括一電阻層(圖未示)。該電阻層設置於所述電子發射體114與陰極層112之間，並與所述電子發射體114接觸設置。所述電阻層的材料為鎳、銅、鈷等金屬合金，摻雜磷等元素的金屬合金，金屬氧化物，無機化合物等，只要所述電阻層的電阻大於10GΩ，保證通過所述陰極層111載入於所述電子發射體114上的電流均勻，從而可以實現所述電子發射體具有均勻的發射電流密度，電子發射性能穩定。
所述諧振單元12包括一諧振腔體120，該諧振腔體120設置於所述電子注入層113遠離陰極層112的表面，所述諧振腔體120具有一空腔、一凹部122、一腔體壁128，該空腔121與所述電子發射孔道1130相通，所述凹部122與所述空腔121相通；所述諧振腔體120與所述電子發射孔道1130相對的腔體壁128設有一耦合輸出孔123，所述空腔121通過所述耦合輸出孔123與所述輸出單元14相通。
所述諧振腔體120為矽、鉻等導電材料，其橫向尺寸為幾十微米到幾百微米，其形狀可以根據實際需要選擇，當諧振腔體的特徵尺寸不同時，相應的諧振頻率也會不同，優選的，所述諧振腔體120的特徵尺寸為70微米~300微米。所述諧振腔體120內壁上均塗覆有高電導率的金屬材料，如銅、鋁等金屬材料，用於阻止諧振腔體120內產生的太赫茲波透射出去。本實施例中，所述諧振腔體120為一中空圓柱體結構，該圓柱體結構直徑為300微米，相應的輸出頻率為0.8THz。
所述空腔121內部設有一第一柵網124，該第一柵網124通過絕緣支撐體126支撐，且所述第一柵網124的至少部分表面與所述覆蓋電子發射孔道1130的相對且間隔設置，所述絕緣支撐體126設置於所述空腔121內靠近所述電子注入層113的一側，且位於所述電子發射孔道1130邊緣處。該絕緣支撐體126的形狀、大小及數量可以根據實際需要選擇，只要能夠支撐所述第一柵網124且使該第一柵網124至少部分表面平行且間隔設置於所述引出柵115正上方即可。
所述凹部122具有一底面、一側面及一開口。所述凹部122與所述空腔121相通處設有一第二柵網125。也就是說，所述凹部122的開口處設有一第二柵網125，且覆蓋所述凹部122的開口。該第二柵網125與所述第一柵網124相對且間隔設置。所述凹部122的底面設置一反射層127，且與所述第二柵網125相對。該反射層可以為一平面、凸面等。所述反射層127用來反射電子，同時可在該反射層127施加一定的電壓，而與所述陰極層112形成一電場，以使發射出的電子減速向反射層127運動。
所述諧振腔體120遠離所述電子注入層113的腔體壁128上設有一耦合輸出孔123，該耦合輸出孔123與所述空腔121相通，所述空腔121內產生的太赫茲波通過該耦合輸出孔123進入至所述輸出單元14。所述耦合輸出孔的
位置、大小、數目根據實際所需耦合量來確定，優選地，所述耦合輸出孔123設置於所述諧振腔體120內磁場極大值附近的腔體壁上。
所述耦合輸出孔123的數量至少1個，當所述耦合輸出孔123為多孔時，該複數個耦合輸出孔123可以圍繞所述諧振腔120的中心軸對稱排列、非對稱排列、環形排列等，該耦合輸出孔123的形狀不限，如圓形、方形、橢圓形、扇形、多邊形。本實施例中，所述耦合輸出孔123為4個分段且對稱設置的環形結構。
所述第一柵網124和第二柵網125結構可以與所述引出柵115結構相同，也可以不同。第一柵網124和第二柵網125具有複數個微孔，以便於通過所述引出柵115的電子由複數個微孔穿過。所述第一柵網124的微孔與第二柵網125的微孔基本相對應設置。所述微孔的尺寸為1奈米至500微米。所述第一柵網124和第二柵網125的厚度大於等於10微米，優選地，第一柵網124和第二柵網125的厚度為30微米至60微米，以使得該第一柵網124及第二柵網125具有一定的機械強度，從而提高所述反射速調管的使用壽命。
本實施例中，所述第一柵網124和第二柵網125均採用兩個交叉設置的奈米碳管膜。所述第一柵網124中的微孔和第二柵網125中的微孔的大小相同，均為10微米至100微米，因而降低了第一柵網124及第二柵網125對電子的截獲率，並且由於奈米碳管膜具有較好的力學性能，因而第一柵網124及第二柵網125具有較好的機械強度。另外，由於奈米碳管膜的導電性能優異，當在該奈米碳管膜分別作為第一柵網124及第二柵網125施加較小的電壓時，就可實現較好的電子群聚效果。
所述輸出單元14設置於所述諧振腔體120且與所述電子注入層113相對的一表面。所述輸出單元14通過所述耦合輸出孔123與所述空腔121相通。所述輸出單元14包括一輸出波導140，該輸出波導140使太赫茲波實現定向輸出，其形狀不限於中空圓柱形，可根據實際情況設置。
所述輸出單元14進一步包括一吸氣劑141和一透鏡142，所述吸氣劑141設置於輸出波導140側壁靠近所述耦合輸出孔123處，也可以設置於所述基板遠離陰極層111的一側，用於減少電磁波輸出過程中空氣對其能量的副作用，該吸氣劑可以為鋯鋁、鋯釩鐵或鋯石墨等。所述透鏡142設置於所述輸
出波導140的輸出端，用於改善所述諧振腔體120輸出的太赫茲波的聚焦和准直特性。
本實施例所提供的太赫茲反射速調管的輸出單元14的位置設置不僅使所述太赫茲反射速調管的橫向結構尺寸減小，而且使該太赫茲反射速調管易於集成陣列。該太赫茲反射速調管中所述電子發射體114發射出電子，由於裝置內的壓強小於100帕，且，電子發射體中每一個子電子發射體遠離陰極的一端至電子注入基板通孔的側壁的最短距離基本一致，使得每一個子電子發射體具有大致相等的場強，因而電子在所述第一柵網124以及第二柵網125的作用下加速形成具有足夠電流密度的電子注，並依次穿過所述第一柵網124與第二柵網125之間的空腔，此時電子注受到諧振腔體的微波電場的速度調製，然後進入所述第二柵網125與所述反射層127形成的減速電場(反射層127的電位負於所述陰極層111)。在減速電場作用下，所有電子都將被反射回來。此時受到速度調製的電子注，在減速電場內返轉運動過程中受到密度調製。該經過密度調製後的電子注再次穿過諧振腔體時在諧振腔體內與耦合輸出孔附近的微波場交換能量，電子注把動能交給微波場，完成放大或振盪的功能，最後經耦合輸出孔進入輸出單元輸出。
進一步，所述太赫茲波發射源10還可以包括一移動控制裝置，從而使所述太赫茲波發射源10的太赫茲反射速調管可以移動，從而對所述被測物20進行掃描。
所述探測器18的結構不限，可以根據需要選擇。所述探測器18可以為光電導開關、電光晶體、輻射熱計、熱釋電探測器、熱膨脹式探測器或混頻和差頻探測器等。
請參閱圖7，所述控制電腦19包括處理器模組191以及與該處理器模組191連接誒的存儲模組192、訊號採集模組193以及發射控制模組194。所述發射控制模組194控制所述太赫茲波發射源10發射太赫茲波15。所述訊號採集模組193用於控制所述探測器18採集探測到的太赫茲波15信號。所述存儲模組192中存儲有不同樣品的太赫茲波頻譜資訊。所述處理器模組191可以將所述訊號採集模組193採集的太赫茲波15信號與所述存儲模組192中存儲的太赫茲波頻譜資訊進行比對，從而確定被測物20的資訊。可以理解，所述控制電腦
19還可以包括顯示模組或通訊模組。通過通訊模組可以之間將分析結果發送至用戶用戶端。
請參閱圖7，本發明第二實施例提供的檢測系統1A包括一太赫茲波發射源10，一與該太赫茲波發射源10間隔設置的兩個探測器18，以及一分別與該太赫茲波發射源10和探測器18連接的控制電腦19。
本發明第二實施例提供的檢測系統1A與第一實施例提供的檢測系統1的結構基本相同，其區別在於，所述檢測系統1A為反射式檢測系統，且所述太赫茲波發射源10包括複數個太赫茲反射速調管形成一陣列。使用時，將被測物體20放置於所述太赫茲波發射源10的太赫茲波15的出射面附近。所述太赫茲波發射源10發射的太赫茲波15經該被測物體20反射之後被所述探測器18探測到並將探測到的資訊發送給控制電腦19。所述控制電腦19對探測到的資訊進行分析，並將分析結果顯示給使用者。
具體地，所述兩個探測器18分別設置於所述太赫茲波發射源10的兩側，且探測器18的接收面與所述太赫茲波發射源10的太赫茲波15的出射面的夾角α大於90度小於180度。優選地，所述夾角α大於120度小於160度。可以理解，所述探測器18與所述太赫茲波發射源10的位置關係不限，只要確保所述太赫茲波發射源10發射的太赫茲波15經該被測物體20反射之後可以被所述探測器18探測到即可。
請參閱圖8，所述太赫茲波發射源10包括複數個太赫茲反射速調管形成一陣列。具體地，所述太赫茲波發射源10包括一基板(圖未示)、多根行線16、多根列線17、複數個太赫茲反射速調管(圖未標)。該複數個太赫茲反射速調管結構與本發明第一實施例中的太赫茲反射速調管結構基本一致，在此不一一敘述。
所述基板的形狀不限，優選地，所述基板為一長條狀長方體。基板的材料為玻璃、陶瓷、二氧化矽等絕緣材料。本實施例中，所述基板優選為一陶瓷板。
所述多根行線16平行間隔鋪設於所述基板，所述多根列線17平行間隔且垂直多根行線16設置，所述多根行線16與多根列線17相交處電絕緣，每相鄰兩根行線與相鄰兩根列線定義一格子單元，每一格子單元至少設置一太赫茲反射速調管，所述每一太赫茲反射速調管的陰極與引出柵115分別連接於
行線和列線。優選的，所述太赫茲反射速調管陣列中每一行太赫茲反射速調管與同一根行線16電連接，每一列太赫茲反射速調管與同一根列線17電連接。當所述太赫茲反射速調管陣列中的某一太赫茲反射速調管所在的行線和列線通電之後，該太赫茲反射速調管中的電子發射體114發射電子。
所述太赫茲反射速調管陣列中複數個反射速調管排列方式不限於矩陣狀，也可以為六角形排列，在此不一一列舉，根據需要自行設置。本實施例中，所述反射速調管以矩陣狀排列垂直設置於基板，所述反射速調管數量為16個。
本實施例所提供的太赫茲反射速調管由於輸出單元設置於所述諧振單元與電子發射單元相對的另一表面，且通過耦合輸出孔與所述諧振單元連通，故，容易集成陣列。所述微米太赫茲反射速調管陣列包括複數個太赫茲反射速調管，能夠提高耦合輸出效率；其次，所述單個太赫茲反射速調管的橫向結構尺寸減小，從而微米太赫茲反射速調管陣列的橫向結構尺寸、體積也減小；另外，如果該微米太赫茲反射速調管陣列中的某一太赫茲反射速調管不能動作，可僅將個別壞掉的太赫茲反射速調管換掉即可，故該微米太赫茲反射速調管陣列具有易於維修的優點。
本發明提供的基於太赫茲波的檢測系統可用於安檢及醫學檢測。該檢測系統價格低廉，便於大規模製造，易於推廣。除用於醫學及安檢外，該檢測系統還可以用於積體電路的檢測領域。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
Claims (10)
- 一種基於太赫茲波的檢測系統，其包括：一太赫茲波發射源，一探測器，以及一分別與該太赫茲波發射源和探測器連接的控制電腦；所述太赫茲波發射源包括一太赫茲反射速調管，其改良在於，所述太赫茲反射速調管包括：一電子發射單元、一諧振單元和一輸出單元，所述電子發射單元用於發射電子；所述諧振單元包括一諧振腔體，該諧振腔體與所述電子發射單元相通，該電子發射單元發射的電子進入所述諧振腔體，所述諧振腔體與所述電子發射單元相對的腔體壁具有一耦合輸出孔，所述輸出單元與所述電子發射單元分別設置於所述諧振單元相反的兩側且所述輸出單元通過所述耦合輸出孔與所述諧振單元相通，所述諧振單元中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔傳輸到所述輸出單元。
- 根請求項1所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射單元包括一基板、一陰極層、一電子注入層和一引出柵，所述基板具有一表面，所述陰極層設置於所述基板的表面，所述電子注入層設置於所述陰極層遠離所述基板的表面，所述電子注入層具有一垂直貫穿上下表面的電子發射孔道，該電子發射孔道內設有電子發射體，所述引出柵設置於所述電子注入層遠離所述陰極層的表面，且至少覆蓋所述電子發射孔道。
- 根請求項2所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射孔道具有預定傾斜度的傾斜側壁，該電子發射孔道的孔徑隨著遠離陰極層的方向逐漸變窄。
- 根請求項3所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射孔道呈現倒漏斗的形狀。
- 根請求項2所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射孔道的側壁塗覆有次級電子倍增材料。
- 根請求項2所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射體的整體形狀與所述電子發射孔道的側壁的形狀一致。
- 根請求項2所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電子發射單元進一步包括一電阻層，該電阻層設置於所述電子發射體與陰極層之間，並與所述電子發射體接觸設置。
- 根請求項7所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述電阻層的電阻大於10GΩ。
- 根請求項1所述的基於太赫茲波的檢測系統，其中，所述耦合輸出孔設置於所述諧振腔體內磁場極大值位置的腔體壁。
- 一種基於太赫茲波的檢測系統，其包括：一太赫茲波發射源，一探測器，以及一分別與該太赫茲波發射源和探測器連接的控制電腦；其改良在於，所述太赫茲波發射源包括：一基板；複數個太赫茲反射速調管，所述太赫茲反射速調管包括：一電子發射單元、一諧振單元和一輸出單元；所述電子發射單元用於發射電子；所述諧振單元包括一諧振腔體，該諧振腔體與所述電子發射單元相通，該電子發射單元發射的電子進入所述諧振腔體，所述諧振腔體與所述電子發射單元相對的腔體壁具有一耦合輸出孔，所述輸出單元通過所述耦合輸出孔與所述諧振單元相通，所述諧振單元中產生的太赫茲波通過所述耦合輸出孔傳輸到所述輸出單元；以及多根行線及多根列線；所述多根行線平行間隔設置於所述基板，所述多根列線平行間隔且垂直多根行線設置；所述多根行線與多根列線相交處電絕緣，每相鄰兩根行線與相鄰兩根列線定義一格子單元，每一格子單元至少設置一太赫茲反射速調管；每一行太赫茲反射速調管與同一根行線電連接，每一列太赫茲反射速調管與同一根列線電連接。
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