[发明专利]太赫兹波衰减全反射成像的分辨率补偿装置及补偿方法

说明书

一种太赫兹波衰减全反射成像的分辨率补偿装置及补偿方法，太赫兹波经斩波器、反射镜、分光镜、非球面透镜聚焦入射到全反射棱镜中，通过计算机系统控制一维扫描平台带动光程补偿棱镜组中的一个直角三角形棱镜和全反射棱镜分别沿z轴和y轴移动，携带样品信息的太赫兹波经太赫兹探测器探测，实现待测样品的成像。当太赫兹波扫描样本的不同位置时，入射到全反射棱镜底面上的光程相同，即实现了太赫兹波焦点始终位于全反射棱镜的底面上，克服了扫描成像焦点偏移导致分辨率变化的现象，实现高质量的成像，且本发明具有稳定性高、易于光线收集、成像灵敏度高、无干涉条纹、对样品无破坏性的特点，本发明在生命科学、医疗诊断等方面有着重要的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种太赫兹成像。特别是涉及一种太赫兹波衰减全反射成像的分辨率补偿装置及补偿方法。

背景技术

太赫兹(Terahertz，简称THz，1THz＝10¹²Hz)波是指频率从0.1THz-10THz范围的电磁波，相应的波长为0.03mm到3mm，介于远红外光与微波之间的电磁波谱区域。由于该频段正好处于宏观经典理论向微观电子理论的过渡区，其具有很多独特的性质，如瞬态性、宽带性、低能性等。因此，THz波成像技术在材料科学、生命科学、医学成像以及食品检测等领域有着极大的应用前景与应用价值。

当前，常见的太赫兹成像方式包括透射式与反射式成像。透射式成像具有较高的探测灵敏度，但对某些在太赫兹波段具有强烈吸收的样品，其对厚度有着严格的要求，通常具有样品制备复杂的缺点。反射式成像通过探测太赫兹波在样品表面的反射信号而进行成像，对于粉末状样品或表面不均匀的样本而言，其存在较强的漫反射。特别是上述两种成像方式通常采用太赫兹波低吸收材料作为基底，这容易使得光线在基底与样品之间、上下基底之间或样品上下表面之间形成干涉，从而造成成像质量恶化、图像准确性降低。太赫兹衰减全反射(attenuated total reflection,ATR)成像是利用全反射的机理，将待测样品置于全反射棱镜上表面，当太赫兹波的入射角大于临界角时，光线会在全反射棱镜上表面发生全反射，并携带样品信息。由于样品表面与全反射棱镜紧密接触，该方法具有灵敏度高、不存在干涉条纹、避免对样品的破坏等优点，特别适合对太赫兹波高吸收率的液体、固体及粉末材料成像。受限于太赫兹面阵探测器的灵敏度较低，太赫兹波ATR成像多采用逐点扫描方式，即通过样品移动或者全反射棱镜逐点移动以实现扫描成像。若采用样品移动方式，容易造成样品表面与全反射棱镜之间的摩擦损耗，并形成接触空隙。较常使用的棱镜移动方式是将样品固定于全反射棱镜上，通过棱镜的移动实现太赫兹波对样品的扫描。但当全反射棱镜移动时，太赫兹波到棱镜底面所经历的光程不同，则焦点位置会出现偏移问题，导致成像分辨率发生变化。若样品尺寸较小，焦点位置变化所引起的光程变化在瑞利长度范围内时，成像分辨率的变化会体现在图像边缘处；当样品较大时，焦点位置偏移会使图像发生畸变，影响成像质量，这就直接限制了成像面积，制约了其在科学研究、医学诊断等领域的实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现太赫兹波ATR成像分辨率不随扫描位置发生改变的太赫兹波衰减全反射成像的分辨率补偿装置及补偿方法。