太赫兹表面等离激元共振传感器.pptx

太赫兹表面等离激元共振传感器,Contents,什么是太赫兹？,THz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线）是指频率在0.3THz到3THz范围的电磁波（1THz=1000000MHz），波长大概在0.1mm(100um)到1mm，介于微波与红外线之间,在长波段与毫米波重合，而在短波段与红外线重合THz波,,棱镜耦合表面等离激元共振传感器结构和工作原理示意图,光波,棱镜,金属薄膜,电介质,太赫兹表面等离激元共振传感器简介,当入射光波从光密介质入射到光疏介质的入射角大于临界角时，会在棱镜和金属界面处发生全反射，并产生一个消逝波消逝波是指全反射现象时，光波虽然不能穿过两种介质的临界面， 但沿着临界面平行的方向会产生光波，因其电场及磁场的复振幅随着远离临界面的距离的增大而呈指数级的减小趋势，这部分光波被称为消逝波，或称为表面波消逝波（或表面波）,该消逝波和金属表面自由电子耦合引起金属中的自由电子产生集体振荡，在金属/电介质界面处激发表面等离激元太赫兹表面等离激元共振传感器简介,表面等离激元在金属/介质界面处的电磁场和电荷分布,太赫兹表面等离激元共振传感器简介,当消逝波与表面等离子波发生共振时，入射光的大部分能量被表面等离激元所吸收，使反射光的能量急剧减少，从而使反射光强在一定角度时大大减弱，当反射光完全消失时对应的入射光波长为共振波长，对应的入射角θ为共振角。

共振角度随介质的介电常数变化而改变棱镜耦合表面等离激元共振传感器结构和工作原理示意图,入射光 表面等离激元,,能量,太赫兹表面等离激元共振传感器简介,工作在太赫兹波段时，表面等离激元共振现象表现为一个反射增强的尖峰，而且经过实验证明，这一共振角度与棱镜和样品的折射率之间存在一个简单的对应关系，与金属层的种类和厚度无关这一点相对于可见光波段来说样品的折射率提取更加方便在可见光波段工作时，在由样品折射率、金属膜层性质和厚度决定的共振角度下会出现一个反射极小峰；,太赫兹表面等离激元共振传感器简介,虽然水对太赫兹辐射的严重吸收，极大地阻碍了对含水缓冲液中近生理条件下的生物样品进行分析，但是利用等离激元共振传感器进行探测，入射波并不直接穿过样品进行透射测量，这就无需考虑水对太赫兹辐射的吸收 表面等离激元共振传感器能在“相对复杂”的生物体内环境中(如在单个器官或单个细胞内)实现单分子和单原子分辨太赫兹表面等离激元共振传感器简介,THz技术,太赫兹的长波方向主要依靠电子学科学技术，而短波方向主要是光子学科学技术，从而在电子学和光子学之间形成一个“空白”是电磁波谱中唯一没有获得较全面研究并很好地加以利用的最后一个波谱区间。

因此这一波段也被称为THz空白或THz间隙缺少高功率、低造价和便携式的室温太赫兹光源是限制现代太赫兹应用的最主要因素实例,太赫兹成像无损检测技术,2003年2月1日上午，美国哥伦比亚号航天飞机因外置燃料箱的泡沫隔离层脱粘在距离得克萨斯上空62公里的高空发生爆炸 如上图所示，（a）为哥伦比亚号航天飞机，图中白色箭头所指之处就是泡沫脱粘的地方，（b）外置燃料箱的泡沫隔离层内部结构的示意图，（c）航天飞机机翼被泡沫所砸出的洞导致这种悲剧的原因可能是由于泡沫中存有缺陷一块手提箱大小的泡沫绝缘材料在起飞过程中发生脱离，然后击中航天飞机的左翼并在隔热板上砸出一个洞来当航天飞机重返大气层的时候，隔热板上的这个洞使3000摄氏度的高温气体进入了左翼，融化了它的金属支架，最终导致机毁人亡类似的情况在以前的发射中至少发生过7次 因此，泡沫材料中缺陷的检查成为确保之后航天飞机安全发射的关键所在 已经证明：泡沫塑料材料在太赫兹波段具有非常低的吸收率和折射率因此，太赫兹波可以穿过几英寸厚的泡沫材料，并探测到深埋其中的缺陷太赫兹成像无损检测技术,太赫兹成像微芯片,美国加州理工学院工程师们开发出的一种低成本的微小硅芯片，这种成像芯片能够产生并发射出太赫兹（THz）波。

2013 年1月),太赫兹技术用于安检,太赫兹在物体的识别速度、识别的有效距离等方面潜藏着比X光更大的优势比如在人类发明的上百种爆炸物中，太赫兹波已经成功识别出50多种；目前已经制成的安检原型机，不仅能够穿透衣物和包装发现危险品，还可以判断出物品的种类是传统武器、化学武器还是爆炸物；随着技术的改进，太赫兹波已经可以在30米左右的距离识别爆炸物，扩大了安检的防范范围 太赫兹波比X光更安全国内首台太赫兹安检仪,首都师范大学、北京理工大学、北京维泰凯信新技术有限公司研制出国内首台太赫兹安检仪产品样机，实现了以每秒3-5帧的速度对人体进行1*2米大尺寸被动成像，分辨率达到2cm，能够替代国外同类产品 太赫兹安检技术具有巨大的市场前景，预计国内市场潜力在100亿元左右，在世界范围内，太赫兹成像产品潜在的市场销售额可达1000亿元以上2012/12/05 仪器信息网）,探索“太赫兹”的巫山人,重庆市巫山高级中学高99级毕业生马勇是《牛眼柱状细胞的太赫兹的光谱分析》的主要撰稿人，实验是由马勇在英国国家物理实验室独立完成的 这个研究项目对弄清眼睛感光细胞的运作及发病机理有重大突破由此研制治眼病的药品的市场份额即可达12亿英镑（约119.5亿人民币）。

2006 年9月),基于太赫兹技术的地沟油快速检测仪,2012年10月23日，上海理工大学首度展出“基于太赫兹技术的地沟油快速检测仪” 太赫兹电磁波可以与油脂中的有机物产生共振，不同的成分震动频率不一样THz波的特点,相对于微波和x射线，具有非常强的互补特征；频谱很宽，覆盖了各种凝聚态物质和生物大分子的转动和集体振动，故穿透力强；时域光谱信噪比高，并对黑体辐射不敏感；具有较低的光子能量(1THz约4．1meV，远远低于人体可以承受的辐射损伤标准12.5)，没有x射线(keV量级)的电离性质因此不会对材料造成破坏及不会对人体造成损害THz技术的发展历史,在 1896年和 1897年，Ruben和 Nichols对该波段进行先期的探索2004年，美国政府将THz技术评为“改变未来世界的十大技术”之一日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发在美、日等国研究THz技术如火如荼之时，中国的太赫兹研究却才刚刚起步太赫兹光电子学省部共建教育部重点实验室,首都师范大学物理系太赫兹实验室于2001年正式成立山东科技大学太赫兹技术研究中心,成立于2003年，是山东省唯一的太赫兹科学与技术研究机构。

超快光电子与太赫兹技术实验室,实验室依托于上海理工大学中国计量学院太赫兹技术与应用研究所,成立于2006年7月，浙江省中科院太赫兹固态技术重点实验室,成立于2011年3月,中物院太赫兹科学技术研究中心,成立于2011年12月12日,Thank You !,。