[发明专利]一种多功能太赫兹波成像系统及成像方法

说明书

本发明提供了一种多功能太赫兹成像系统，包括太赫兹波发射部，用于发射太赫兹波，并将其发散成平行波；分束部，用于将太赫兹波分成相互垂直的第一光束和第二光束；平面图像获取部，设置于第一光束的光路上，用于获取待检样品的平面太赫兹波图像信息；相干截面图像获取部，设置于第二光束的光路上，用于获取待检样品不同深度截面的太赫兹波图像信息；成像处理及显示部，用于处理图像信息，构建出待检样品的太赫兹平面图像以及相干截面图像，同时将所有的相干截面图像进行合成，获取待检样品的太赫兹三维图像；以及控制部。其中，平面图像获取部和相干截面图像获取部均带有合成编码掩膜版，通过掩膜版的变换完成对样品信息的编码过程。

技术领域

本发明属于太赫兹波成像领域，具体涉及一种兼顾平面透射和反射层析的多功能太赫兹波成像系统。

背景技术

太赫兹波是介于红外与微波之间的一个电磁波频段，通常将

0.1THz～10THz定义为“THz Gap”，即太赫兹波段。这个波段的电磁波兼具可见光的方向性和微波的穿透能力。正因为兼具以上两大优势，太赫兹波便成为无损探测的最佳选择之一，并在一些特定领域成为X光成像的并行选项。

目前，太赫兹波成像的研究主要集中于两方面，一方面为太赫兹波平面成像，另一方面太赫兹波相干层析成像。太赫兹波平面成像分为透射式和反射式成像，在实际应用时以透射式成像居多。在成像过程中部分太赫兹波透过物体时会被被测物体反射或吸收，而透过的部分波便会携带相应的强度和相位的信息，根据这些数据便可绘制出被测物体的平面太赫兹波透射像。

太赫兹波相干层析成像技术(又称太赫兹波相干断层扫描技术)可以获得样本的二维横截面分布图像，并能够重建出样本三维图像。太赫兹相干层析成像技术的研究主要集中在重建图像质量的提高、成像时间的缩短以实现实时成像以及样本三维重建图像的获取技术等方面。

如果能够在获取太赫兹平面成像的同时获取太赫兹三维成像，则可以更加全面的了解被测物体的信息。目前，尚无此方面的应用。

发明内容

本发明是为解决上述问题而进行的，针对目前太赫兹波运用到成像技术上存在的问题，提出了一种多功能太赫兹波成像系统及其成像方法，在获得太赫兹平面图像的同时，通过相干断层扫描的方法对被测物体进行“切割式”扫描成像，进而获得被测物体不同深度的相干图像，相关信息再通过计算机处理与合成实现被测物体的3D相干图像的构建。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的多功能太赫兹成像系统具有：太赫兹波发射部，包括太赫兹波发射器以及光分散单元，太赫兹波发射器用于发射太赫兹波，光分散单元用于将所述太赫兹波分散成平行波；分束部，设置于太赫兹波光路上，用于将太赫兹波分成相互垂直的第一光束和第二光束；平面图像获取部，设置于第一光束的光路上，用于获取待检样品的平面太赫兹波图像信息；相干截面图像获取部，设置于第二光束的光路上，用于获取待检样品不同深度截面的太赫兹波图像信息；成像处理及显示部，用于处理平面太赫兹波图像信息，构建出待检样品的太赫兹平面图像，并且用于处理待检样品不同深度的截面的太赫兹波图像信息，构建出相干截面图像，同时将所有的相干截面图像进行合成，获取待检样品的太赫兹三维图像；以及控制单元，用于控制太赫兹波发射部、分束部、平面图像获取部、相干截面图像获取部以及成像处理及显示部。

进一步的，本发明提供的多功能太赫兹成像系统中的平面图像获取部包括依次设置的：载物台，为中间带有方形孔的金属块，方形孔中放置待检样品；第一空间调制单元，用于不断改变太赫兹波的透过率，从而获得不同的含有待检样品表面信息的太赫兹波；第一太赫兹波汇聚单元，用于汇聚该太赫兹波；以及第一探测器，用于收集被汇聚的太赫兹波。