太赫茲，是電磁波家族中最神秘的成員，直到19世紀(jì)末才被命名，是人類迄今為止了解較少、開發(fā)較少的一個電磁波段。這么晚才被命名和開發(fā)，不是因為太赫茲不優(yōu)秀不配擁有姓名，而是因為它太特別了——夾在微波和紅外線兩大電磁波之間，既不完全適合用微波理論來處理，也不完全適合用紅外理論來研究。
隨著人類科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是微加工、納米技術(shù)的發(fā)展，近20年來，制約太赫茲技術(shù)發(fā)展的瓶頸相繼被突破。于是，太赫茲技術(shù)得以橫空出世。
科幻電影中的“穿墻制敵術(shù)”能夠?qū)崿F(xiàn)嗎？
太赫茲對于大眾安全有何幫助？
國際太赫茲研究進展如何？
梁洪燦，中國電子科技集團公司第五十一研究所、高級工程師
今年因為新型冠狀病毒的影響，大家進出小區(qū)、去公共場所都需要測量體溫，現(xiàn)在大多數(shù)的體溫測量都采用接觸式技術(shù)，而采用非接觸方式來測溫的技術(shù)，就和我今天講的主題相關(guān)。
電磁波家族的
神秘成員：太赫茲
太赫茲，電磁波家族的神秘成員，我們雖然感受不到，但是電磁波在日常生活中無處不在，手機、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航、遙控定位、微波爐、電磁爐、工業(yè)醫(yī)療器械等都有電磁波的存在。
太赫茲大家很少聽說過，但事實上，在國土安全、反恐、緝毒等方面，太赫茲的應(yīng)用必不可少。
太赫茲在電磁波中所處的位置
電磁波按波長由大到小可分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線，而太赫茲在無線電波和光波之間，再具體點就處在毫米波和紅外線之間。
為什么說太赫茲神秘？因為電磁波譜中存在太赫茲空白，太赫茲頻段兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是太赫茲技術(shù)既不能完全用紅外理論來處理，更不能完全用微波技術(shù)來研究。
太赫茲是屬于極為重要的交叉前沿領(lǐng)域，在很多方面都有非常有利的用途。太赫茲技術(shù)是新一代IT產(chǎn)業(yè)通信技術(shù)的基礎(chǔ)，并且在國家安全和反恐戰(zhàn)爭中至關(guān)重要。
太赫茲與普通人
有什么關(guān)系？
那么太赫茲與我們普通人又有什么關(guān)系？最重要的一點就是安全。我們知道毒品的危害很大，對一個家庭來說，一人吸毒，全家遭殃。吸毒者在自我毀滅的同時也嚴(yán)重傷害了自己的家庭，也給社會帶來了不安定因素。
研究發(fā)現(xiàn)，毒品里的海洛因、搖頭丸在太赫茲頻段內(nèi)有特定的吸收光譜曲線，這樣的話，太赫茲輻射有可能成為一種新的公共安全監(jiān)控技術(shù)，可以對一些要害場所進行安全監(jiān)控，幫助公安把販毒分子繩之以法。
機場安檢可以通過太赫茲安檢儀對人體清晰成像，包括攜帶的物品，比如槍等危險品。
包裹檢測中顯現(xiàn)的非金屬刀具
除了金屬物品，在塑料兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸彈和人體炸彈的檢測和識別上，太赫茲都有獨特優(yōu)勢。例如大家看到的圖片中的包裹檢測，通過太赫茲成像，可以清晰地看到包裹內(nèi)的非金屬刀具。
電影中經(jīng)?？梢钥吹街鹘歉糁鴫蛘唛T解決掉里面的敵人，在現(xiàn)實生活中有可能實現(xiàn)嗎？事實上，我們利用太赫茲是可以做到的?？植婪肿訏吨迫速|(zhì)，我們可以用太赫茲收發(fā)器將人質(zhì)、恐怖分子和他的武器成像，來確定他們的位置，為警察營救提供強有力的技術(shù)支撐。
太赫茲具有近距離的穿墻特性
太赫茲具有近距離的穿墻術(shù)，鑄就反恐作戰(zhàn)新利器。似乎在傳統(tǒng)威脅面前，高新技術(shù)也無能為力。事實真是如此嗎？
太赫茲的穿墻透視能力或許能夠扭轉(zhuǎn)這種被動局面。太赫茲的頻率很高、波長很短，且在濃煙、沙塵環(huán)境中傳輸損耗很小，可以穿透墻體對房屋內(nèi)部進行掃描，是復(fù)雜環(huán)境中成像的理想技術(shù)。
未來城市及反恐作戰(zhàn)中，借助太赫茲特有的“穿墻術(shù)”，可以對墻后物體進行三維立體成像，探測隱蔽的武器偽裝、埋伏的武裝人員、顯示沙塵和煙霧中的坦克、火炮等裝備，進而撥開戰(zhàn)場的迷霧。
除此之外，太赫茲的技術(shù)可以用來研究宇宙的起源和演化、航天器材的無損檢測、地球環(huán)境監(jiān)測，根據(jù)大氣太赫茲微量分子的變化，觀測全球氣候變暖等一系列研究和應(yīng)用。
除了安全和科學(xué)研究，太赫茲在生物醫(yī)藥、生物醫(yī)學(xué)成像方面也有廣泛的用途。太赫茲技術(shù)可應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)的監(jiān)控以及蛋白質(zhì)等生物大分子的無標(biāo)識識別，通過太赫茲醫(yī)學(xué)成像，能夠?qū)Σ∽兗毎M行識別及早期診斷，同時可以預(yù)防和診斷皮膚癌、乳腺癌等。
含瘤肝樣品的光學(xué)圖像與太赫茲成像
同時，這是一種非常安全的醫(yī)學(xué)成像，因為太赫茲光子能量小，不會引起生物組織的光離化。從含瘤肝樣品的光學(xué)圖像與太赫茲成像圖片對比，可以看出，太赫茲成像可以更清晰地看到健康組織、轉(zhuǎn)移瘤等。
在通信領(lǐng)域，太赫茲可以應(yīng)用在衛(wèi)星間星際通信、同溫層內(nèi)空對空通信、遠程地面無線局域網(wǎng)和遠程安全大氣通信。
太赫茲通信具有帶寬寬、天線小、定向性好、安全性高、散射小的特點，它的頻段比現(xiàn)有的微波通信要高出一到四個數(shù)量級，這就意味著它可以承載更大的信息量，輕松解決目前信息傳輸受制于帶寬的問題，滿足大數(shù)據(jù)傳輸速率的通信要求。
太赫茲波束更窄，具有極高的方向性、更好的保密性、較強抗干擾和云霧及偽裝物穿透能力，可以在大風(fēng)、沙塵以及濃煙等惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下，以極高的帶寬進行定向、高保密的軍事通信。
改變未來世界的
十大技術(shù)之一
那么目前太赫茲的相關(guān)研究進展又如何？在國際上已有100多個研究組從事有關(guān)太赫茲相關(guān)領(lǐng)域的研究，包括美國國家基金會、美國國家航天局、美國國防部和美國國家衛(wèi)生協(xié)會，也包含日本、澳大利亞等國家。
太赫茲技術(shù)被美國評為“改變未來世界的十大技術(shù)之一”。美國的政府機構(gòu)、國家實驗室和相關(guān)企業(yè)都把太赫茲技術(shù)列為國防重點科學(xué)，標(biāo)志性成果是機載雷達。歐洲各大公司及國家機構(gòu)也開展了太赫茲技術(shù)的相關(guān)研究，標(biāo)志性的成果是太赫茲遠距離檢測系統(tǒng)。
國內(nèi)太赫茲研究主要分三部分，太赫茲產(chǎn)生源、太赫茲探測和太赫茲應(yīng)用。
2014年5月, 中國成功將被動太赫茲成像技術(shù)運用于人體安檢領(lǐng)域，一舉突破歐美先進國家的技術(shù)制約，研制并發(fā)布了國內(nèi)第一臺太赫茲人體安檢儀。
2018年11月, 首屆中國國際進口博覽會多個入口處部署了具有國際領(lǐng)先水平的太赫茲人體安檢儀，實現(xiàn)了無輻射、非接觸、不停留的新型安檢模式。
2018年8月，天津大學(xué)太赫茲研究中心在“基于超表面的全息成像技術(shù)”上取得突破，實現(xiàn)反射式手性全息成像，該技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。
隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，它在雷達遙感、國土安全與反恐、大氣與環(huán)境監(jiān)測、生命科學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)、生物信息提取及醫(yī)學(xué)診斷等多個重要領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用前景。
讓我們期待太赫茲技術(shù)神秘的面紗被慢慢揭開。
智力支持：共青團上?？茖W(xué)技術(shù)工作委員會
（本文未經(jīng)造就授權(quán)，禁止轉(zhuǎn)載。）
責(zé)任編輯：
