[发明专利]220GHz被动超导太赫兹人体安检系统

说明书

本发明公开了一种220GHz被动超导太赫兹人体安检系统，涉及人体安检仪技术领域。所述系统在现有安检系统的基础上引入时分复用的概念，通过时分复用来减少超导量子干涉器的个数，使每一个SQUID器件同时可以支持读出四个跃迁边缘传感器的电流。通过引入GaN HEMT调制器作为太赫兹的开关器件，实现对TES器件的响应进行开关控制；可以降低SQUID器件的使用个数，因此降低系统成本。

技术领域

本发明涉及人体安检仪技术领域，尤其涉及一种220GHz被动超导太赫兹人体安检系统。

背景技术

太赫兹波是指频率在 100GHz-10THz范围内的电磁波，与毫米波的高端、亚毫米波及远红外有所交叠，处于宏观电子学向微观光子学的过度领域。。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。太赫兹波天然具有对非金属和非极性物质的穿透性，非常适用于探测人体，探测人体皮肤及衣服中间所隐藏的各种危险品。同时太赫兹波具有人体安全性，这是因为太赫兹波的光子能量非常小，对人体细胞不会造成电离性伤害，对人体是安全的。相比低频的微波毫米波频段，太赫兹波波长更短，兹具有高分辨率特性。许多物质在太赫兹波段具有指纹谱特性，类似于人的指纹，可应用于物质无损识别和探测。在太赫兹众多应用中，目前与人类生活息息相关的就是太赫兹安检技术。太赫兹人体安检技术是利用太赫兹波对日常衣物材料（棉、麻、化纤等）特殊的穿透性，填补了人体安检领域的空白，是对当前人体安检手段的重要补充。

目前常用的安全检测手段为金属探测门和X光机，金属探测们无法有效探测除金属外的违禁品，典型的危险品探不出（陶瓷刀具、粉末炸药、液体炸药、汽油柴油煤油），探得出的不是危险品（手机、钢镚、钥匙、金属化妆用具），X光由于其光子能量太大，可对人体细胞造成电离性伤害，人体危害性极大。目前欧美已禁用。因此太赫兹安检有很大的潜在市场价值。

目前太赫兹波的安检系统主要分为两大类，一类是被动式安检系统，一类是主动式安检系统。被动式安检特点：一是非接触，不用搜身，尊重被检人员个人隐私；二是检测效率高，速度快、无停留，被检人员在指定的安检通道内正常行走通过即能完成安检，大大提高安检效率；三是安全无辐射，类似普通照相机、监控摄像头，不产生电磁、电离辐射，对人体无害。其缺点是分辨率不高，信噪比不高。主动式安检系统是通过主动发射一定剂量的毫米波/太赫兹波（可接收范围剂量内），对人体进行成像，较被动式安检仪来讲，信噪比更高。虽有一定的辐射剂量，但由于毫米波/太赫兹光子能量小，不会对人体细胞造成电离性伤害。目前常用的主被系统，多是基于室温微电子器件进行工作，大多存在图像不清晰，采集速率不够高，不能实时成像，需要3到5秒才能成像。

目前被动式的太赫兹安检系统以其无辐射较容易被普通民众所接受，因此该类型的被动式安检系统得到了长足的发展。目前较成熟的被动式太赫兹安检系统安检距离在0.5m到25m距离。能够实现25m探测距离的安检系统采用低温超导量子器件作为核心器件来实现对人体隐匿物品的远程探测。

目前超导体的太赫兹安检系统中，采用水平阵列的跃迁边界传感（TES）器件和作为TES读出电路的超导量子干涉器（SQUID）作为核心的超导器件，来实现对人体太赫兹信号的探测。目前采用的水平阵列一般为64个和128个，即需要64个或者128个TES和SQUID器件，这两种器件中，SQUID器件比TES器件的制作工艺复杂，成本更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可以降低SQUID器件的使用个数、降低系统成本的220GHz被动超导太赫兹人体安检系统。