太赫兹感测与成像 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张存林

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2008-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787118052589

丛书系列:

图书标签:

• 光学
• THz
• 电磁仿真
• 模拟计算
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• 无损检测
• 生物医学
• 安全检测
• 材料分析
• 光谱学
• 微波光子学

好的，这是一本关于太赫兹感测与成像的图书的简介，内容力求详尽且避免提及您指定的书名： --- 太赫兹波段的奥秘：从基础理论到前沿应用 本书旨在为对太赫兹（Terahertz, THz）波段电磁辐射及其在现代科学技术中应用感兴趣的读者，提供一个全面、深入且结构化的知识体系。太赫兹辐射，通常指频率介于微波和红外光之间的电磁波段（约 0.1 THz 至 10 THz），因其独特的物理特性——既具备微波的穿透能力，又拥有红外波段的高光谱分辨率，正成为新一代信息技术、安全检测、生物医学和材料科学领域的研究热点。 本书的撰写遵循由浅入深的逻辑结构，从基础物理原理出发，逐步过渡到复杂系统的设计与实际应用，确保读者能够建立起扎实的理论基础和清晰的应用认知。 第一部分：太赫兹波的基础物理与产生机制 本部分详尽阐述了太赫兹波的电磁特性、与物质的相互作用规律及其在不同介质中的传播行为。 1.1 电磁波谱中的定位与特性： 详细分析了太赫兹波段的频率范围、波长尺度，并着重讨论了其穿透性（对非极性材料，如塑料、陶瓷、干燥织物具有良好的穿透能力）和光谱特性（许多生物分子和爆炸物在太赫兹波段具有特征吸收峰）。对比了其与微波和远红外波段在能量、角动量和相干性上的差异。 1.2 物质的太赫兹响应： 深入探讨了太赫兹波与物质介质的耦合机制。这包括介电常数、电导率、折射率等关键光学参数的测量方法和理论模型。重点分析了宽带太赫兹脉冲在含水介质（如生物组织）中的衰减和色散效应，这对医学成像应用至关重要。同时，阐述了太赫兹波与等离子体、半导体材料以及超导体的相互作用，为设计新型太赫兹器件奠定了理论基础。 1.3 太赫兹波的产生技术： 系统介绍了当前主流的太赫兹波源技术。重点涵盖了非线性光学方法，如光参量振荡（OPO）和光开关倍频（Optical Rectification），特别是飞秒激光驱动的等离子体辐射源。此外，对电子学方法，如雪崩晶体管、步进调谐管（BWO）以及新型半导体器件（如赫兹振荡器阵列）的原理、性能瓶颈和发展趋势进行了细致的分析。 第二部分：太赫兹的探测与成像技术 高效、高分辨率的太赫兹信号获取是实现实际应用的前提。本部分聚焦于太赫兹辐射的探测方法和成像系统的构建。 2.1 主动式太赫兹探测器： 详细介绍了当前灵敏度最高的探测技术。包括基于半导体的热力学探测器（如 bolometers）的工作原理和噪声等效功率（NEP）指标。重点阐述了基于量子阱或量子级联器件的探测器，及其在频率选择性检测中的优势。 2.2 基于电磁诱导透明（EIT）和激光的探测： 深入解析了利用原子或分子能级跃迁来实现高灵敏度、窄带太赫兹检测的技术，尤其是在电磁诱导透明背景下的共振增强效应。同时，详细讨论了基于飞秒激光的太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统，包括发射和接收天线的驱动、耦合和信号重建过程。 2.3 太赫兹成像系统的构建： 覆盖了从单点扫描到面阵成像的关键技术。包括： 反射式和透射式成像： 分析了两种基本配置下，目标物体与太赫兹波的几何关系和成像分辨率限制。 合成孔径太赫兹（SAR-THz）： 介绍了通过运动或阵列合成来提高空间分辨率的信号处理方法。 层析成像与层析重建： 探讨了如何利用多角度或多频率数据，结合层析重建算法（如Filtered Back Projection, FBP）获取物体的三维结构信息。 第三部分：太赫兹在关键领域的应用前沿 本部分聚焦于太赫兹波段在解决现实世界复杂问题中的创新应用，展示了其作为“21世纪的扫描工具”的巨大潜力。 3.1 安全检查与无损评估： 阐述了太赫兹技术在安检领域的优势，尤其是在识别隐藏的爆炸物、液体爆炸物和违禁品方面的能力。讨论了如何利用太赫兹光谱特征，区分不同种类的聚合物和有机化合物。在工业无损检测方面，重点分析了太赫兹在检测复合材料内部分层、裂纹和厚度测量中的应用，特别是在航空航天和电子封装领域的可靠性评估。 3.2 生物医学成像与诊断： 探讨了太赫兹波在活体组织成像中的独特性。由于水分子对太赫兹的强吸收，该技术天然地对组织表面的水分含量和细胞结构变化敏感。详细分析了利用太赫兹反射谱和散射谱来区分健康组织与病变组织（如皮肤癌、牙科病变）的潜力，以及其作为无创伤、非电离辐射的成像手段的优势。 3.3 通信与高速信息传输： 展望了太赫兹波段在下一代无线通信（6G及以后）中的作用。分析了超宽带（UWB）太赫兹信道建模、高增益天线设计（如超材料天线）、以及高数据速率下的信号传输与接收挑战。讨论了太赫兹在短距离、高容量的室内或局域网（LAN）通信中的可行性。 3.4 物质表征与光谱分析： 深入介绍了太赫兹时域光谱（THz-TDS）在化学物质识别中的强大能力。通过对分子振动和转动模式的探测，可以实现对药物活性成分（API）、聚合物结构、高分子材料晶型以及气体痕量分析的精确指纹识别。 --- 总结与展望： 本书的最后部分对当前太赫兹技术面临的挑战进行了梳理，包括高效光源的集成化、探测器的室温工作性能、以及复杂环境下的信号处理难题。同时，展望了太赫兹技术与人工智能、新型超材料、以及量子技术融合后，将为科学研究和工程实践带来的突破性进展。 本书适合于物理学、电子工程、材料科学、生物医学工程等领域的本科高年级学生、研究生以及相关科研和工程技术人员参考阅读。读者在阅读本书后，将能全面掌握太赫兹波的物理基础、关键器件原理，并能够设计和分析基于太赫兹技术的系统方案。

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作为一名资深的电子工程背景的工程师，我更关注的是实际工程中的挑战和解决方案，而非纯粹的物理学探讨。这本书在“工程实现”和“系统优化”方面的着墨之重，正中我的下怀。我尤其关注了关于太赫兹波束成形和高功率源研制的章节。过去我们总觉得太赫兹系统受限于低功率和高损耗，难以进行远距离探测，但书中详细介绍了诸如电子束泵浦或新型光子学方法如何突破这些瓶颈。更令人兴奋的是，作者并没有回避实际系统中的噪声抑制和信号处理难题，对傅里叶变换、小波分析在太赫兹信号去噪中的应用进行了深入探讨。这不仅仅是一本学术专著，它更像是一本“如何把实验室概念转化为工业级应用的实操手册”。我已经在计划利用书中的一些系统设计思路，来优化我们正在研发的安检成像原型机，相信能显著提升其分辨率和穿透深度。

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我是一个对交叉学科应用充满热情的跨界学习者，这本书在连接不同科学领域的努力让我非常赞赏。它成功地搭建了电磁学、材料科学、信号处理乃至生物医学工程之间的桥梁。我最欣赏的是书中关于“太赫兹在医学诊断中的潜力”的讨论，比如对早期癌症细胞的区分能力。作者没有过度渲染其前景，而是客观地指出了当前面临的挑战，例如活体检测的复杂性和对高湿度环境的敏感性。这种审慎的态度非常可靠。此外，书中对太赫兹安保扫描系统的安全性和隐私保护方面的讨论，也展现了作者对技术伦理的深刻思考，这在当前技术飞速发展的时代背景下尤为重要。整本书的叙事节奏把握得很好，既有宏观的视野，又不失微观的严谨，为我们这些试图将太赫兹技术应用于社会实际问题的研究者，提供了坚实的理论基石和广阔的创新空间。

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这本书的排版和插图质量令人印象深刻，这对于理解复杂的电磁波传播和材料相互作用至关重要。我注意到，作者在解释太赫兹波与生物组织、高分子材料等相互作用的细节时，使用了大量高质量的示意图和实验数据拟合曲线。这些图表不仅清晰地展示了理论模型的有效性，更直观地揭示了不同材料的太赫兹“指纹”特征。相较于我之前读过的几本偏重理论推导的教材，这本书在“可视化”方面做得极为出色。例如，在描述太赫兹在无损检测中对缺陷的定位精度时，给出的三维重建图像极其逼真，这对于材料损伤评估领域的研究者来说，具有极高的参考价值。这种对细节的关注，使得本书在传授知识的同时，也培养了读者建立直观物理图像的能力，避免了仅仅停留在抽象概念的层面。

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我是一个刚踏入这个前沿领域的硕士研究生，说实话，刚开始接触太赫兹这个概念时，我感到有些不知所措，文献浩如烟海，理论又深奥难懂。然而，这本书的出现极大地缓解了我的焦虑。它的结构安排非常合理，从最基础的麦克斯韦方程组在太赫兹波段的特殊表现讲起，循序渐进地过渡到实际的系统构建。最让我受益匪浅的是它对各种“非破坏性检测”应用的详尽阐述。比如，在食品安全检测中如何利用太赫兹识别包装材料下的污染物，以及在药品质量控制中如何分析药物晶型。这些案例都不是空泛的理论推导，而是配有清晰的系统框图和关键参数分析。作者的语言风格非常平实且富有条理，读起来毫不费力，很多复杂的数学推导都被巧妙地整合在了背景知识的讲解之中，使得我们这些初学者能够抓住核心概念，而不是迷失在繁琐的公式细节里。这本书无疑是未来几年内，我案头必备的工具书之一。

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这部关于《太赫兹感测与成像》的书籍，对我这位在传统光学领域摸爬滚打多年的研究者来说，简直像打开了一扇全新的大门。我原本以为，在可见光和红外波段之外的领域，技术实现和实用化还是一片模糊，但这本书的内容深度和广度完全超出了我的预期。它不仅仅是罗列了理论公式，而是深入浅出地剖析了太赫兹波段独特的物理特性——那些介于微波和红外之间的“甜蜜点”究竟是如何被利用起来的。书中的几章专门讲解了太赫兹源和探测器的最新进展，尤其是那些基于半导体异质结和新型超材料的器件，描述得细致入微，连我这个外行都能大致勾勒出它们的结构和工作原理。尤其是关于时域光谱技术（THz-TDS）的章节，作者对仪器校准和数据反演算法的讨论，体现了极强的实践指导意义，这可比那些停留在概念阶段的综述要实在得多。我特别欣赏作者在介绍不同成像技术时，那种将基础物理与工程实现紧密结合的叙事方式，让我看到了一个充满潜力的应用前沿。

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