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太赫兹波(Terahertz,THz,频率0.1-10THz)是介于微波与红外之间的电磁波,其独特的物理特性(如非电离辐射、强穿透性、物质指纹识别能力)使其在公共安全安检领域展现出巨大应用潜力。太赫兹源作为太赫兹技术的核心,为安检设备提供能量载体,推动了太赫兹安检从实验室走向实际应用。
太赫兹源
太赫兹波的核心特性与安检需求的匹配性
公共安全安检的核心需求是高效、安全、无遗漏地检测危险品(如武器、爆炸物、毒品、违禁品等),同时兼顾对人体和环境的安全性。太赫兹波的特性完美契合这些需求:
- 非电离辐射,安全性高
太赫兹光子能量极低(约0.4-4meV),仅为X射线的百万分之一,不会破坏生物组织的分子结构,对人体和被检物品均无辐射危害。这解决了传统X射线安检仪的辐射风险问题(尤其对孕妇、儿童等敏感人群)。
- 强穿透性,适应多场景
太赫兹波能穿透大多数非金属材料(如衣物、纸箱、塑料、陶瓷、皮革、布料等),但对金属(如刀具、枪支)和水(含液体危险品)反射强烈,可清晰识别隐藏在衣物或包裹内的物品形状。
- “物质指纹”识别能力
不同物质(如爆炸物、毒品、化学试剂)的分子振动/转动能级在太赫兹波段有独特的吸收或反射光谱。通过太赫兹源发射的波与物质相互作用后的光谱分析,可精准识别物质成分,例如区分“塑料瓶中的水”和“液体炸药”。
太赫兹源在安检中的具体应用场景
太赫兹源通过驱动太赫兹成像或光谱设备,在公共安全安检中主要应用于以下场景:
人体安检:替代传统手检与X射线全身扫描
- 应用需求:快速检测人体隐藏的危险品,减少人工接触,提升效率。
- 技术实现:太赫兹源(如连续波量子级联激光器QCL)发射太赫兹波照射人体,接收反射信号并成像(太赫兹反射成像)。图像中可清晰显示衣物下的隐藏物品(金属物品呈高亮,非金属危险品通过形状和光谱特征识别)。
- 优势:
- 无需脱衣、脱鞋,乘客通过率提升至1人/秒(传统人工手检约0.3人/秒); - 无辐射,避免X射线全身扫描仪的健康风险;
- 可检测陶瓷刀、塑料炸弹、液态炸药等传统金属探测器无法识别的危险品。
包裹/行李安检:穿透非金属包装识别违禁品
- 应用需求:检测行李、快递、包裹中的危险品,无需拆包即可判断。
- 技术实现:采用脉冲太赫兹源(如光整流太赫兹源),通过透射成像+光谱分析结合的方式。太赫兹波穿透纸箱、塑料盒等包装后,透射信号经处理形成内部物品的结构图像,同时通过光谱比对识别成分。
- 优势:
- 弥补X射线对有机物识别能力弱的缺陷(X射线主要依赖密度差异成像,难以区分“面粉”和“炸药粉末”);
- 对液体危险品(如液态炸药、酒精燃料)的识别准确率高于传统安检(太赫兹对水的强吸收特性可快速定位液体,并通过光谱区分成分)。
大型活动/场馆安检:快速筛查人群与物品
- 应用场景:演唱会、体育赛事、展会等大型场所,需在短时间内完成密集人群的安检。
- 技术特点:采用阵列式太赫兹源(如多通道QCL),配合快速成像算法,实现“边走边检”(无需停留),单通道每分钟可筛查30-50人,同时联动金属探测器和红外测温,实现多维度安检。
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