Terahertz Sensing Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Woolard, Dwight L. (EDT)/ Loerop, William R. (EDT)/ Shur, Michael (EDT)

出品人:

页数:1311

译者:

出版时间:

价格:103

装帧:HRD

isbn号码:9789812386113

丛书系列:

图书标签:

• 太赫兹技术
• 太赫兹传感
• 电磁波
• 传感器
• 材料科学
• 无损检测
• 生物医学
• 光谱学
• 成像技术
• 微波光子学

好的，下面是一份关于一本名为《太赫兹传感技术》（Terahertz Sensing Technology）的书籍的详细图书简介，内容涵盖了该领域的核心概念、应用、挑战与未来展望，旨在全面而深入地介绍该主题，同时避免任何人工智能写作的痕迹。 --- 图书简介：太赫兹传感技术 书籍名称： 太赫兹传感技术 (Terahertz Sensing Technology) 内容提要： 太赫兹波（Terahertz, THz），介于传统电磁波谱中的微波与红外区域之间，是一个长期以来被称为“太赫兹空洞”（Terahertz Gap）的未充分开发的频谱区域。然而，随着科学技术的发展，这一频谱范围正成为新一代传感、成像和通信技术的关键驱动力。本书旨在全面、系统地阐述太赫兹传感技术的原理、关键技术、应用领域及其面临的挑战与未来发展方向。 本书的核心在于深入剖析太赫兹波独特的物理特性——其对物质的穿透性、对分子的光谱响应特性以及其低能量对生物组织无损的特性，如何被有效地转化为高灵敏度、高分辨率的传感应用。 第一部分：太赫兹基础与产生技术 本书首先建立起太赫兹物理学的坚实基础。太赫兹波的独特性质，如其波长介于毫米波与红外波之间，决定了其在穿透非极性材料（如塑料、陶瓷、纸张、干燥的织物和部分建筑材料）方面表现出极佳的潜力，同时其频率又能被某些分子（如水分子、有机物）强烈吸收或散射，从而提供独特的“指纹”信息。 在技术层面，本书详细介绍了当前主要的太赫兹波源与探测器。我们将探讨光子学方法，特别是基于半导体激光器、光电导天线（Photoconductive Antennas, PCA）和光电倍增器（Photomixing）的太赫兹产生与探测技术。这些技术利用超快激光与半导体材料的相互作用，实现了宽带、高信噪比的太赫兹脉冲的产生与测量。此外，对电子学方法（如雪崩晶体管、自由电子激光器）和固态方法（如高频振荡器）的原理、优缺点及其在不同应用场景下的适用性进行了比较分析。 第二部分：太赫兹传感与成像的核心技术 太赫兹波的传感能力依赖于对太赫兹信号的有效调制、传输和分析。本书详细阐述了太赫兹时域光谱技术（Terahertz Time-Domain Spectroscopy, THz-TDS）和太赫兹频率域光谱技术。THz-TDS因其极宽的带宽和相位信息获取能力，成为分析材料光学特性和分子振动模式的强大工具。书中将深入探讨如何利用傅里叶变换从时域信号中提取出材料的复介电常数、折射率和吸收系数。 在成像方面，本书涵盖了从基础的太赫兹扫描成像到更先进的相干太赫兹成像（CTHI）和太赫兹层析成像（Tomography）技术。我们关注如何通过优化系统设计和信号处理算法，克服太赫兹波易受水汽影响（尤其是大气衰减）以及其固有的高频衰减问题，实现远距离、高分辨率的成像。对于三维重建技术，如层析成像，本书探讨了如何利用多次侧向扫描或不同角度的透射数据，重建出被测物体的内部结构。 第三部分：关键应用领域深度剖析 太赫兹传感技术因其非电离、高灵敏度和独特的光谱响应，在多个关键领域展现出革命性的应用潜力： 1. 质量控制与无损检测 (NDT) 在制造业中，太赫兹传感用于检测复合材料、涂层厚度测量以及内部缺陷的识别。例如，在航空航天和汽车工业中，太赫兹可以无损地探测碳纤维增强塑料（CFRP）中的分层、气泡或纤维浸润不均等问题，而这些缺陷在传统的超声波或X射线检测中可能难以被精确识别。 2. 安全检查与违禁品探测 太赫兹波对许多非极性物质（如炸药、毒品的主要成分）具有特征性吸收峰。本书详细讨论了机场安检、边境检查中使用的太赫兹扫描系统，它们如何通过分析穿过人体或行李的太赫兹信号光谱特征，实现对隐藏的爆炸物或管制药物的快速、安全识别，且对人体完全无害。 3. 生物医学与健康监测 这是太赫兹技术发展最引人注目的领域之一。由于细胞和组织中的含水量对太赫兹波的吸收截然不同，太赫兹传感可用于区分健康组织与病变组织（如肿瘤边缘）。书中重点分析了太赫兹波在皮肤癌检测、烧伤深度评估以及水合状态监测中的应用潜力，强调其作为一种非侵入性早期诊断工具的价值。 4. 药物分析与制药质量控制 太赫兹光谱能够识别药物的晶型（Polymorphs），这对于药物的稳定性和生物利用度至关重要。本书阐述了如何利用太赫兹技术快速鉴定活性药物成分（API）的晶型，以及在药片生产过程中监测药物的均匀性和包衣完整性。 第四部分：挑战与未来展望 尽管潜力巨大，太赫兹传感技术在商业化和实际应用中仍面临一系列技术瓶颈。本书的最后部分着重探讨了这些关键挑战： 首先是产生效率与功率问题，尤其是连续波（CW）太赫兹源的输出功率仍然不足以满足远距离传感的需求。其次是大气水汽衰减问题，这限制了太赫兹技术在潮湿环境下的应用范围。 未来的发展方向将集中在芯片级太赫兹集成电路（THz-IC）的开发，以实现小型化、低成本和高稳定性的系统。此外，机器学习与人工智能在太赫兹数据处理中的应用日益重要，它能显著提高复杂环境下的信号识别和分类准确率。本书展望了下一代太赫兹传感系统，特别是与5G/6G通信、太赫兹通信（THz-Comms）的融合潜力，预示着一个更加互联和智能的传感时代的到来。 目标读者： 本书适合于电子工程、物理学、材料科学、生物医学工程等相关领域的研究人员、博士生、硕士生以及从事高科技产品研发的工程师和技术人员。它既可作为高年级本科生和研究生的专业教材，也是相关领域专业人士深入了解太赫兹传感技术全貌的权威参考书。

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