什么是太赫兹波? 太赫兹波(THz)又被称为"生命光线",是"光"能量的一种。在电磁波频谱上,太赫兹波的波长在3μm到1000μm之间,频率为0.1-10THz,太赫兹波不仅拥有与光的直进性,还具有与电波的穿透性和吸收性。可以激活细胞,修复细胞,增强人体免疫力,有效清除自由基,并杀死坏细胞、变异细胞以及肿瘤细胞,预防各类疾病及癌症发生。太赫兹波是世界十大高科技之一,医学尘端项目,中国唯一太赫磁发明专利,国内唯一制定太赫兹标准企业并成功发布太赫磁波光波,使体内细胞温度提高,瞬间激活休眠和受损细胞,修复变异细胞,秒杀突变细胞,太赫磁波对一切细胞引起的疾病都有神奇的效果。
太赫兹应用
下面笔者就结合太赫兹波段的电磁信号特点,向大家介绍一下太赫兹技术的相关应用。
(1) 太赫兹辐射是完全非电离的,由于能量较X射线低很多,对绝大部分的生物细胞无电离伤害,适合对活体生物或组织进行实时检查。如皮肤烧伤或皮肤癌的早期诊断,口腔疾病诊断,活体DNA鉴别等。
图2:太赫兹成像在医疗领域的应用举例
(2) 太赫兹频谱覆盖了这个有机大分子,包括蛋白质在内的转动和谐振频率。许多大分子在太赫兹频段表现出很强的吸收和谐振,形成具有生物特异性的太赫兹特征谱。另外,碳(C), 水(H2O),一氧化氮(NO),氮(N2), 氧(O2)等大量的分子也有各自的太赫兹特征谱。这些特征谱信息对于生物化学物质结构,以及大气污染和天文探测有着很高的研究价值。
图3:UCLA & NASA JPL CMOS太赫兹光谱仪实例
(3) 安全检查应该说是太赫兹现阶段最吸引人的应用,它的本质是利用太赫兹电磁信号的穿透性和对金属等特殊材料的强反射特性进行实时快速透视成像,并且在达到成像目的的同时,不需要担心X射线的电离伤害。太赫兹电磁信号能以较低的衰减穿透衣物,皮箱,陶瓷,硬纸板,塑料制品非极性材料等;而对于极性物质比如水或金属有强烈的吸收和反射。
太赫兹的成像解析度虽然比不上X射线,但足够探测隐藏在衣物、鞋内的刀具、枪械等物品。另外结合太赫兹对物质鉴别的特性,能够区分身上是否携带炸药或毒品。便携式的太赫兹安检仪已经处于后期研发测试阶段,有希望在20cm外自动快速检测危险物品,实时生成高清晰度三维图像。可以设想再过几年,将在在机场火车站安装大量太赫兹安检设备。
图4:G20上使用的航天易联太赫兹安检仪
(4) 无损检测同样是利用太赫兹电磁信号对大部分干燥、非金属、非极性材料有较好的穿透能力,再结合各种成像技术,就可以对材料中的缺陷进行详细检测。太赫兹无损检测广泛应用于航天、雷达材料的检测。介于太赫兹系统的小型化低成本话的趋势,近年来越来越多的工业、民用产品流水线在配合太赫兹成像系统完成快速无损检测。
图5:美国TeraSense流水线太赫兹无损检测设备实例
(5) 大容量、高保密的宽带近距离通信是太赫兹频段的又一大应用。虽然单就通信距离来看,由于太赫兹在空气中传播时很容易被水分所吸收,信号衰减严重,存在着传输距离的 “短板” 。但是,在某些情况下,有限的传输距离反而能成为优势。因为大气衰减能使信号根本无法传播到远处的无线电技术监听设备,可实现隐蔽安全的近距离通信。而100 GHz ~ 1 THz的超宽带宽,是太赫兹通信的可用带宽超过长波、中波、短波、微波 (30 GHz) 总的带宽的1000倍。由于THz波的频率比微波更高,波长很短,可以制成方向性很强,尺寸又小的天线,将大大减小发射功率,并减轻收发机相互之间的干扰。
图6:日本大阪大学研发的太赫兹50Gb/s 通信设备实例
在刚刚结束的集成电路的最高级别会议,国际电路会议ISSCC 2017,上来自日本广岛大学,国家信息通信技术研究院和松下通信研究院,共同展示了105 Gb/s 300GHz 的CMOS 发射机,如图7所示。该太赫兹发射机的通信带宽比在2020年商用部署的5G移动通信系统还快了10倍。
图7:ISSCC 2017 上展示的超宽带太赫兹发射机
我国太赫兹技术前景展望
如何让先进的科研成果尽快走出象牙塔,转化为现实的生产力,将成为太赫兹科技工作亟待解决的问题。各方均迫切需要有一个权威的跨界平台,将产、学、研、资聚合起来,共同解决领域内所面临的技术、产品、市场、标准、资本等问题。在此背景下,我们同样可以预期,太赫兹产业将会适时应运而生。
成立太赫兹产业将会为研究机构、上下游企业、资本等各方建立起一座沟通的桥梁,协调基础研究、应用研究和产品研究之间的关系和快速转换。基于此,我们有理由相信,我国太赫兹科技领域势必产生出更多具有自主知识产权和自有核心技术的世界一流成果和产品。
太赫兹能量鞋 太赫兹是一种存在于自然界中的属于光和电磁波的射线,他的波频是10的12此方赫兹,被成为超远红外线,他的高频能量波可以影响人的DNA分子的振动频率,变无序的波频为有序的波频,这种有序的波频就是一种能量,可以因此纠正人体不正常的生物电场,提高修复受损的细胞,提高细胞的活性。
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