[实用新型]一种太赫兹波计算机辅助层析成像装置

说明书

本实用新型公开了一种太赫兹波计算机辅助层析成像装置，所述装置包括：光阑设置在聚焦透镜前，用于限制光斑尺寸并对光束进行整形；太赫兹分束器将太赫兹波分为两束，一束光作为信号光，通过成像样品后由第一太赫兹波探测器探测，另一束由第二太赫兹波探测器探测，用于监测太赫兹辐射源的功率波动以此提高信噪比；电控旋转平台固定于第一电控一维平移台上，第一电控一维平移台固定在第二电控一维平移台上，电控旋转平台连接成像样品，使其从上往下垂直浸入液体槽中，液体槽内充满折射率匹配液，使成像样品在液体环境中接受扫描；计算机控制系统通过连续扫描控制程序控制两个电控一维平移台以及电控旋转平台进行连续扫描。

技术领域

本实用新型涉及太赫兹波成像技术领域，尤其涉及一种利用内置折射率匹配液的液体槽，实现对高折射率样品成像的太赫兹波计算机辅助层析成像的装置。

背景技术

太赫兹(Terahertz，简称THz，1THz＝10¹²Hz)波段是指频率从100GHz到10THz，相应的波长从3毫米到30微米，介于毫米波与红外光之间频谱范围相当宽的电磁波谱区域。由于该频段是宏观电子学向微观光子学过渡的频段，具有很多独特的性质，如许多生物大分子的振动与转动能级，以及很多凝聚态体系的声子和其他元激发都位于太赫兹波段，因此，可以通过特征共振与吸收对物质进行指纹识别；太赫兹波的光子能量(毫电子伏特)低，一般不会对生物组织与细胞造成损害，可以对生物体进行无损检测；太赫兹波对许多在可见和红外波段不透明的非金属、非极性材料具有较强的穿透能力，可进行透射成像。因此，太赫兹技术在物理科学、生命科学、信息技术和国防科技等方面都具有广阔的应用前景。太赫兹波成像是太赫兹科学技术最主要的应用之一，当前已发展出了透射式、反射式、衰减全反射、近场成像等主动成像技术以及被动成像技术，并在无损探伤、爆炸物检测、文物研究、安检、药品检测等方面，尤其是生物医学方面如对皮肤癌、脑胶质瘤、以及乳腺癌的检测应用方面取得了巨大的进展。但是，传统的太赫兹波二维成像技术只能反映样品的表面或整体信息，无法满足内部信息观测的需求。

三维成像技术是获取样品内部信息的有效手段之一，自提出以来，在微波、可见光、红外与太赫兹波等领域得到了验证。与其他不同频段的电磁波谱相比较，X射线光子能量较高，对生物体有电离辐射；红外光对样品的穿透深度较低；毫米波虽然透过率高，但其分辨率受到长波长的限制；太赫兹波的穿透性好，分辨率能满足实际要求，因此利用太赫兹波进行三维成像有更好的效果。目前，较为成熟的太赫兹波三维成像技术是太赫兹波计算机辅助层析(Computed Tomography,CT)，其可以看作是X射线CT在电磁波段上的扩展。

目前，太赫兹CT成像系统及其重建算法大多基于X射线CT技术，然而太赫兹波在样品中的传播过程与X射线并不相同，X射线不管是在表面还是内部都沿着直线传输，几乎没有反射与折射。但是空气及样品在太赫兹波段的折射率有较大的差异，太赫兹波在样品表面的折射以及反射现象很严重，当其以不同入射角入射时，其反射率不同且由折射引起的偏转也不同，这对图像的重建和光束的探测提出了较高的要求。基于上述原因，在太赫兹CT的前期研究中发现，对复杂且折射率较高的样品(如火鸡骨、聚四氟乙烯)成像时，其内部结构并不能展现出来，这是由边界的强烈反射与折射所造成。由此可见，鉴于太赫兹波本身的光束特性，在对物体吸收系数和折射率重建时，太赫兹波探测器本身的限制和样品的折射、反射损耗等问题会在很大程度上影响成像质量。为了使探测器能够尽可能地收集到全部的透射光束，使用抛面镜或透镜聚焦透射光束，可以将发散的光束聚焦到探测器探测孔径范围内，但这并不能解决光束偏折导致的问题。由于折射以及反射问题的存在，目前太赫兹CT大多采用低折射率样品进行研究，极大地限制了其发展和应用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种太赫兹波计算机辅助层析成像装置，本实用新型克服了光束折射和反射导致的问题，实现了对高折射率样品的太赫兹波计算机辅助层析成像，详见下文描述：

一种太赫兹波计算机辅助层析成像装置，所述装置包括：

光阑设置在聚焦透镜前，用于限制光斑尺寸并对光束进行整形；