[发明专利]一种使用太赫兹光谱与成像检测流水线上物体的系统

说明书

本发明公开一种使用太赫兹光谱与成像检测流水线上物体的系统，涉及物体内部的检测系统，包括：太赫兹准直系统、太赫兹分光系统、太赫兹成像系统、位置检测系统和控制系统，经辐射源产生的太赫兹波进入准直器件准直后，再由缩束器件进行缩束，缩束后的太赫兹波进入分光器件内，并形成若干具有不同频率的衍射太赫兹波，每一衍射太赫兹波再由线聚焦器件进行线聚焦并形成太赫兹线束，每一太赫兹光束均垂直投射于成像器件上，并由太赫兹相机成像。本发明通过控制相机采样间隔和被检物体的运动速度，可以使得各个位置的光谱信息不会发生错位，保证了检测的精确性。

技术领域

本发明涉及一种物体内部的检测系统，尤其涉及一种使用太赫兹光谱与成像检测流水线上物体的系统。

背景技术

太赫兹波具有非常良好的特点，包括：对于非极性以及非金属包装具有较好的穿透性；大量的管制品(包括毒品、爆炸物、生化战剂类物质等)在太赫兹波段有明显的特异吸收光谱；太赫兹波光子能量低对人体安全等，因此利用太赫兹波进行包装内部物体的安检是长期以来的研究和应用热点。在检测系统、检测方法、检测效率等方面经过大量的研究和实践，目前形成了两种主要的太赫兹物质检测技术应用，分别为太赫兹时域光谱(简记为THz-TDS)和太赫兹连续波(简记为THz-CW)快速实时成像。前者可通过透射检测方式获得被测物质某一位置处的太赫兹波段特征吸收光谱；后者则利用太赫兹相机探测被检物体整体区域的太赫兹波透过率来检测包装内的物体形态。

然而，上述两类检测方式，均不能满足对于流水线物体(如食品工业，信函分拣，快递邮包等场景的传送带)的快速全面积成分分析需求。目前成熟的THz-TDS系统一次可以检测4THz范围内的吸收光谱，但因为太赫兹波的传输光路限制，THz-TDS系统一次只能实现单一位置处(光斑直径约4mm左右范围)的检测，对于有一定面积的物体，一般需要通过二维扫描实现对物体全面积区域内各个位置处的光谱检测，耗时较长且二维扫描机构难以和流水线整合，因此通常只适合用于实验室分析或样本取样抽检，不适合快速流水线应用；而THz-CW成像，虽然可以实现对一定面积范围内的快速成像检测，但其所使用的太赫兹辐射源的频率范围很小(一般使用单一频率的辐射源，少部分辐射源数十GHz的微小调谐能力)，且面阵探测器无法区分不同频率的响应，因此只能通过大致的成像实现有无物体和物体相对位置的检测，无法实现对物体太赫兹波段内特征吸收峰的检测，也即无法实现物质分析。

发明内容

针对现有的上述问题，现旨在提供一种使用太赫兹光谱与成像检测流水线上物体的系统，将THz-TDS系统的宽光谱检测能力和THz-CW成像的空间范围检测能力相结合，实现高效准确的物体成分及形态检测。

具体技术方案如下：

一种使用太赫兹光谱与成像检测流水线上物体的系统，包括：

太赫兹准直系统，设置有辐射源、准直器件和缩束器件，经所述辐射源产生的太赫兹波进入所述准直器件准直后，再由所述缩束器件进行缩束；

太赫兹分光系统，设置有分光器件和线聚焦器件，缩束后的所述太赫兹波进入所述分光器件内，并形成若干具有不同频率的衍射太赫兹波，每一所述衍射太赫兹波再由所述线聚焦器件进行线聚焦并形成太赫兹线束；

太赫兹成像系统，设置有成像器件和太赫兹相机，每一所述太赫兹光束均垂直投射于所述成像器件上，并由所述太赫兹相机成像，每一所述太赫兹光束到达所述成像器件过程中均形成光路面，经所述流水线输送的所述物体的运动方向垂直于每一所述光路面；

位置检测系统，设置有光电门和光栅尺，所述光电门用于获得所述物体经过的时间间隔Δt，所述光栅尺用于获得相同时刻的位移Δx；

控制系统，设置有软件平台，所述软件平台获取所述时间间隔Δt和所述位移Δx，计算出所述流水线的瞬时速度v＝Δx/Δt，并与预设的所述流水线的速度进行对比。

优选的，辐射源选用太赫兹光电导天线或电光晶体，准直器件选用离轴抛物面镜或太赫兹透镜，缩束器件选用两个太赫兹凸透镜。