[发明专利]太赫兹共焦显微成像系统及其成像方法

说明书

本发明提供一种太赫兹共焦显微成像系统，包括光源模块；数据采集模块；数据处理与图像还原模块；载物台模块，用于承载一待成像物体并其进行旋转和平移，以及将待成像物体的旋转平移二维信息发送至数据处理与图像还原模块；光路传输模块，用于将太赫兹光束沿一光路传输至数据采集模块，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；空间滤波模块，包括分别设于所述两个焦点处的针孔。本发明还提供其成像方法。本发明的成像系统避免了分束片的使用，减少了能量损耗，提高了成像信噪比，可以实现对隐匿物体的快速成像；此外，采用亚毫米针孔对太赫兹光束进行空间滤波，提高了成像的横向及纵向分辨率，最终可以得到物体的切片图像。

技术领域

本发明属于太赫兹应用技术领域，特别是涉及一种太赫兹共焦显微成像系统及其成像方法。

背景技术

THz(太赫兹)成像是THz技术的重要应用方向之一，1995年，B.B.Hu和 M.C.Nuss利用THz时域光谱系统实现了对新鲜树叶和集成电路的扫描成像，该工作被视为THz成像领域的里程碑，直观而清晰的透射扫描图像证明了THz波在成像领域的巨大潜力。特别的，由红外量子级联激光器(Quantum cascade laser,QCL)发展而来的THz QCL在成像方面的潜力也引起了广泛的关注，器件具备输出功率高，单频性好和体积小易集成等特点，作为THz源被各种成像技术及系统所采用。

THz波介于毫米波和红外光之间，与毫米波或微波成像相比，THz波成像可以获得更高的分辨率，因为THz波具有更短的波长；与红外相比，THz 波可以穿透很多红外无法透过的材料，如纸张，塑料，陶瓷和半导体等，完成对隐藏目标物体的成像；与在医学成像和安检成像等领域广泛应用的X射线相比，THz波具有更低的能量(1THz～4meV)，可以弥补X射线容易对人体造成辐射损伤这一明显缺点，同时对低密度物质成像的对比度又要优于 X射线，基于上述优点，THz成像应用领域主要涉及隐蔽目标探测，安检成像，无损检测和癌变生物组织识别。

THz成像的发展趋势是研制更加实用化的THz成像探测设备，不断向着实时性、高分辨、远距离和便携式等方向发展。采用的技术手段主要包括：优化扫描方式、合成孔径技术和阵列接收技术等。在新型THz成像技术方面，基于THz量子级联激光器的成像技术是未来THz成像领域一个重要的发展方向之一。

目前，太赫兹成像系统大多会在探测器与传输光路之间设置分束片，使得进入探测器的太赫兹光束先经过分束片反射，由此极大降低了入射信号的强度，导致了信号具有较大的干扰，并且入射信号的收集效率也急剧下降。由于受到衍射极限的限制，远场太赫兹成像的分辨率一般均在亚毫米量级，导致太赫兹成像系统无法满足显微成像功能，在许多显微成像领域无法体现太赫兹成像的优越特性，并且系统轴向的分辨率也无法满足切片成像的要求。并且许多现用系统在扫描方式上采用的是步进式扫描方式，扫描速度慢，成像时间长。

鉴于此，有必要设计一种新的快速的太赫兹共焦显微成像系统用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太赫兹共焦显微成像系统及其成像方法，以解决现有的成像系统中图像分辨率低，无法实现切片成像以及成像速度慢的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种太赫兹共焦显微成像系统，包括光源模块，用于发射太赫兹光束；数据采集模块，用于接收所述太赫兹光束并将其转换为电信号；数据处理与图像还原模块，用于接收数据采集模块的电信号并成像；一载物台模块，用于承载一待成像物体并受所述数据处理与图像还原模块控制对其进行旋转和平移，以及将该待成像物体的旋转平移二维信息发送至所述数据处理与图像还原模块；一光路传输模块，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；以及一空间滤波模块，包括分别设于所述两个焦点处的针孔。

所述旋转平移台和所述待成像物体之间设有升降台。