一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，包括太赫兹波发生系统、太赫兹波检测系统和信号采集与转换系统；太赫兹波发生系统为成像装置提供太赫兹源；太赫兹波检测系统实现太赫兹信号的检测；信号采集与转换系统把测到的电流信号、电压信号和辐射强度信号转换成计算机可识别的数字信号，并绘制成图片。本发明专利技术超导太赫兹源产生的太赫兹波经过平凸透镜扩束后得到较大光斑用于给物体成像，再经斩波器调制后被太赫兹检波器所测量。本发明专利技术能够利用超导太赫兹源辐射出的光斑进行成像，具有成本低、系统简单和效率高等优点，降低了现有的太赫兹成像系统的复杂度，有着广阔的研究价值和应用前景。阔的研究价值和应用前景。阔的研究价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置


[0001]本专利技术属于太赫兹成像
，具体涉及一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置。

技术介绍

[0002]太赫兹波(Terahertz，THz)是指频率在0.1
‑
10THz(对应波长为3000～30μm)范围内的电磁波，太赫兹波段位于微波和远红外波之间，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光学的过渡区，曾被称为电磁波谱的“太赫兹空白(THz gap)”。
[0003]约瑟夫森结由两个弱耦合的超导体构成。当流经约瑟夫森结的电流超过其临界电流I
C
时，结的两端将会出现电压差，此时流经约瑟夫森结的电流是交变的超流，因此这部分能量会以电磁波的形式辐射，频率为f＝2eV/h，这就是交流约瑟夫森效应。约瑟夫森结是一种理想的电压
‑
频率转换器，1mV所对应的振荡频率为483.59GHz，因此约瑟夫森结可以被用来检测和产生太赫兹波。
[0004]单个约瑟夫森结的辐射能力有限，要获得大功率太赫兹辐射源就需要制备出大规模约瑟夫森结阵列。Bi2Sr2CaCu2O
8+δ
(BSCCO)晶体内部天然形成了超导
‑
绝缘
‑
超导(SIS)结串联的结构，因此利用BSCCO可以制备一致性好的串联约瑟夫森结阵列，可以产生较大的太赫兹辐射。
[0005]太赫兹成像是太赫兹技术的一个重要应用方向，主要分为主动式成像和被动式成像。太赫兹主动成像利用太赫兹源发出太赫兹波，透射过待测物体或被待测物体反射，再被太赫兹检测器检测到，利用检测到的太赫兹波信号进行成像。太赫兹被动成像利用太赫兹检测器直接检测物体辐射出的太赫兹波进行成像。
[0006]在太赫兹主动成像方面，主要利用聚焦的太赫兹波对物体进行扫描成像，但其需要复杂的聚焦光路。利用太赫兹光斑也可以进行太赫兹主动成像，通过阵列检测器可以实现快速太赫兹主动成像，受限于太赫兹源及探测器的缺乏，该技术的发展相对缓慢。这里，我们利用超导太赫兹辐射源的光斑开展太赫兹主动成像，通过移动探测器实现了一种简单、高效的太赫兹成像系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题：提供一种太赫兹主动成像、。
[0008]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，包括装有太赫兹辐射窗口的低温恒温器、超导太赫兹源、装有蓝宝石半球透镜的样品台、平凸透镜、斩波器、太赫兹检波器、三维移动平台、电流源、电压放大器与锁相放大器。超导太赫兹源产生的太赫兹波经过平凸透镜扩束后得到较大光斑用于给物体成像，再经斩波器调制后被太赫兹检波器所测量。斩波器、太赫兹检波器固定在三维移动平台，利用三维移动平台移动斩波器和检波器对物体进行大面积成像。
[0010]主要包括：太赫兹波发生系统、太赫兹波检测系统和信号采集与转换系统；
[0011]所述太赫兹波发生系统包括设置在低温恒温器中的超导太赫兹源，为成像装置提供太赫兹源；
[0012]所述太赫兹波检测系统实现太赫兹信号的检测，包括斩波器、检波器和锁相放大器；
[0013]所述信号采集与转换系统把测到的电流信号、电压信号和辐射强度信号转换成计算机可识别的数字信号，并绘制成图片。
[0014]作为优选，所述太赫兹波发生系统包括装有太赫兹辐射窗口的低温恒温器、超导太赫兹源、样品台、平凸透镜、以及电流源和电压放大器，低温恒温器设置有太赫兹辐射窗口，样品台固定在低温恒温器内，样品台上设置有蓝宝石半球透镜，超导太赫兹源固定在样品台上的蓝宝石半球透镜处。
[0015]作为优选，所述电流源连接超导太赫兹源，为太赫兹源提供驱动电流；电压放大器连接超导太赫兹源，用于测量太赫兹源的电压。
[0016]作为优选，超导太赫兹源辐射出的太赫兹波通过太赫兹辐射窗口辐射到低温恒温器外部的平凸透镜上，平凸透镜扩大太赫兹光斑，使超导太赫兹源的成像范围更大。
[0017]作为优选，斩波器用于调制太赫兹辐射，使检波器检测到的太赫兹波是以短的固定间隔中断的；检波器的输出作为锁相放大器的输入，锁相放大器将检波器6电压信号进行锁相放大。
[0018]作为优选，所述斩波器和检波器均固定在三维位移系统上，三维位移系统实现X轴、Y轴和Z轴方向上移动，在测试时，使得斩波器和检波器能够移动，扩大检测范围。
[0019]作为优选，成像时，保持Z轴位置不变，并设置三维位移系统X轴和Y轴的位移范围，扫描得到一张背景图像备用，再将待成像物品放置于平凸透镜和斩波器之间，再次扫描得到一张有物体的太赫兹成像图，两图相减得到成像图案。
[0020]作为优选，所述信号采集与转换系统包括采集卡、GPIB卡和测试程序。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]本专利技术的基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，使用的太赫兹源辐射功率高，最大辐射功率接近1毫瓦，不考虑接触电阻和线路电阻时，电流源的输入功率大部分能转化为辐射功率。能够利用超导太赫兹源辐射出的光斑进行成像，具有成本低、系统简单和效率高等优点。
[0023]现有的太赫兹成像系统需要多个反射镜搭建光路，光路复杂，校准困难，本专利技术降低了现有的太赫兹成像系统的复杂度，不需要复杂的光路系统，有着广阔的研究价值和应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置的示意图；
[0025]图2为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置各部分信号流图；
[0026]图3为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置的无物品时的扫描图；
[0027]图4为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置的有物品时的扫描图；
[0028]图5为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置的给物品的成像；
[0029]图6为本专利技术一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置的成像时所用物品的实物照片。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0031]如图1所示，本申请的基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，主要包括四大部分：太赫兹波发生系统、太赫兹波检测系统、三维移动系统和信号采集与转换系统。
[0032]太赫兹波发生系统为基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置提供太赫兹源，太赫兹波发生系统包括装有太赫兹辐射窗口101的低温恒温器1、超导太赫兹源2、样品台3、特氟龙材料制成的平凸透镜4、以及电流源和电压放大器，低温恒温器1设置有太赫兹辐射窗口101，样品台3固定在低温恒温器1内，样品台3上设置有蓝宝石半球透镜301，超导太赫兹源2固定在样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，其特征在于，包括：太赫兹波发生系统、太赫兹波检测系统和信号采集与转换系统；所述太赫兹波发生系统包括设置在低温恒温器中的超导太赫兹源(2)，为成像装置提供太赫兹源；所述太赫兹波检测系统实现太赫兹信号的检测，包括斩波器(5)、检波器(6)和锁相放大器；所述信号采集与转换系统把测到的电流信号、电压信号和辐射强度信号转换成计算机可识别的数字信号，并绘制成图片。2.根据权利要求1所述的基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，其特征在于：所述太赫兹波发生系统包括装有太赫兹辐射窗口(101)的低温恒温器(1)、超导太赫兹源(2)、样品台(3)、平凸透镜(4)、以及电流源和电压放大器，低温恒温器(1)设置有太赫兹辐射窗口(101)，样品台(3)固定在低温恒温器(1)内，样品台3上设置有蓝宝石半球透镜(301)，超导太赫兹源2固定在样品台(3)上的蓝宝石半球透镜(301)处。3.根据权利要求2所述的基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，其特征在于：所述电流源连接超导太赫兹源(2)，为太赫兹源提供驱动电流；电压放大器连接超导太赫兹源(2)，用于测量太赫兹源的电压。4.根据权利要求2所述的基于超导太赫兹源辐射光斑的太赫兹成像装置，其特征在于：超...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华兵，童诗语，孙汉聪，魏子涵，吕阳阳，吴培亨，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：