[发明专利]一种高分辨率太赫兹波扫描成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波应用领域，特别是涉及一种太赫兹波扫描成像装置。

背景技术

太赫兹（THz）波通常指频率在0.1 ~ 10 THz（波长在3 mm ~ 30 μm）之间的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间。THz波能穿透很多介电材料和非极性材料，如衣料、塑料和纸张等，可以对可见光不透明的物体进行透视成像。另外，与毫米波成像技术相比，太赫兹波波长更短，因此能够提供更高的空间分辨率。基于以上特点，太赫兹波成像技术在安全检测、无损探伤、质量控制等领域有着重要的应用价值。

目前，太赫兹面阵探测器制作困难而且价格昂贵，因此大多数的太赫兹成像系统仍然采用点探测器和扫描成像方式。已报道的扫描成像方式主要有机械式扫描和光学式扫描两种。机械式扫描的实现方式为：太赫兹成像单元整体在电控位移导轨控制下做光栅式二维扫描运动（例如：李海涛, 王新柯, 牧凯军, 张艳东等. 《红外与激光》. 2007, 37(9), 876-878）。这种扫描方式可以实现较高的成像分辨率，但是，由于太赫兹成像单元整体较重，为了保证扫描运动的稳定性，扫描速度通常很慢。光学式扫描的实现方式为：太赫兹成像单元整体静止不动，太赫兹成像单元内部采用摆镜、多面体镜鼓、楔形转镜、等光机扫描部件使太赫兹聚焦光斑在待测物体表面形成扫描运动。已报道的光学式扫描方法包括：摆镜扫描式（专利号：US 2008/0251720 A1、CN 101832912 B、CN 101846752 A）、多面体镜鼓扫描式（专利号：CN 102004087 A、CN 102023144 B、CN 102681022 A、CN 102681023 A）和楔形转镜扫描式（专利号：CN 102012562 B、CN 102004311 B）。相对于机械式扫描，光学式扫描可以大幅度提高扫描速度，但是，由于扫描过程中太赫兹汇聚光束的数值孔径通常很小，因此导致成像空间分辨率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种高分辨率太赫兹波扫描成像装置，能同时兼顾成像分辨率和成像速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高分辨率太赫兹波扫描成像装置，包括太赫兹波收发机、第一抛物面反射镜、平面反射镜、第二抛物面反射镜、第一电控位移导轨、第二电控位移导轨、数据采集卡和计算机；所述太赫兹波收发机用于发射太赫兹波并将接收到的太赫兹波转换为电压信号；第一抛物面反射镜用于准直太赫兹波收发机发射的太赫兹波；平面反射镜用于折转准直后的太赫兹波光路至第二抛物面反射镜；第二抛物面反射镜用于将太赫兹波反射、聚焦至目标表面，并将目标反射的太赫兹波原路返回；第一电控位移导轨用于驱动第二抛物面反射镜做水平运动，使太赫兹光斑在目标表面形成行扫描；第二电控位移导轨用于驱动抛物面反射镜和平面反射镜整体做垂直运动，使太赫兹光斑在目标表面形成列扫描；数据采集卡用于将太赫兹收发机输出的电压信号进行A/D转换并发送给计算机，计算机用于控制第一电控位移导轨和第二电控位移导轨做二维光栅式扫描运动，并通过数据采集卡采集从目标表面每一点反射的太赫兹电压信号强度，进行图像处理，输出目标的二维太赫兹波图像。