基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，包括：位于載物臺上的基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源、基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)、Nb5N6探測器、電子學(xué)系統(tǒng)以及顯示模塊，所述準(zhǔn)光系統(tǒng)包括拋物面鏡、源延遲線、延遲分束片以及匯聚鏡，所述電子學(xué)系統(tǒng)包括信號處理模塊、電機(jī)控制模塊以及掃描成像控制模塊。本發(fā)明還公開了一種利用上述探測系統(tǒng)的探測方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)采用單一太赫茲輻射源，快速的主動太赫茲成像探測。
【專利說明】
基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲成像探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Nb5N6探測器的主動太 赫茲成像探測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲（Terahertz，簡稱THz)波一般是指頻率在0.3T到10THz(波長為30微米到1 毫米)范圍內(nèi)的電磁波（電磁波譜參見圖1)。該電磁波段介于亞毫米波和遠(yuǎn)紅外之間，橫跨 傳統(tǒng)電子學(xué)到光學(xué)的變迀區(qū)域，太赫茲波的理論研究則處于傳統(tǒng)經(jīng)典理論和量子躍迀理論 的過渡區(qū)，其性質(zhì)也因此而表現(xiàn)出不同于其他電磁輻射的特殊性。
[0003] 自然界中絕大多數(shù)物體的熱輻射都在太赫茲波段，但是在20世紀(jì)80年代中期之 前，由于缺乏太赫茲波段的高效率發(fā)射源和高靈敏度探測器，這一波段的電磁輻射并沒有 得到深入研究。超快光電子技術(shù)和低尺度半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，為太赫茲波段提供了 合適的光源和探測手段，太赫茲技術(shù)得以飛速發(fā)展。目前，由于大面陣太赫茲探測器陣列實(shí) 現(xiàn)難度大，通常采用線列或小面陣通過掃描方式實(shí)現(xiàn)大視場成像。
[0004] 在成像和其他的一些應(yīng)用領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用太赫茲輻射是非常有用的，因?yàn)橐?些物質(zhì)在太赫茲譜段是可以實(shí)現(xiàn)"透視"的而在可見光領(lǐng)域則不能。這允許我們展開穿透式 探測。比如說，穿透衣物探測人體攜帶的非法隱匿物(如刀，槍，炸藥等)或者在醫(yī)療行業(yè)對 皮膚癌的發(fā)現(xiàn)。
[0005] 主動太赫茲成像是成像系統(tǒng)通過接收物體反射的由成像系統(tǒng)發(fā)出的太赫茲信號， 并把它轉(zhuǎn)換為電信號反映在圖片上，根據(jù)圖片來提取目標(biāo)特征信息的技術(shù)。該技術(shù)利用成 像系統(tǒng)，通過測定目標(biāo)和背景反射的太赫茲信號差就可以得到不同的太赫茲成像圖片。
[0006] 由于太赫茲源價(jià)格昂貴，且體積較大，在目前的常見太主動太赫茲成像系統(tǒng)中無 法實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)采用多個(gè)太赫茲源的方案，考慮太赫茲陣列探測器實(shí)現(xiàn)難度較大在主動太 赫茲成像系統(tǒng)中，通常采用線列或小面陣探測器配單個(gè)太赫茲源掃描的方式實(shí)現(xiàn)大視場成 像。而采取該方案則系統(tǒng)成像速度受二維掃描時(shí)間的限制，一般成像速度較慢無法滿足快 速成像探測的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于Nb5N6探測器的主動式太赫茲成像探 測系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)采用單一太赫茲輻射源，快速的主動太赫茲成像探測。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為：
[0009] 一種基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，包括:位于載物臺上的基于 YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源、基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)、Nb5N6探測器、 電子學(xué)系統(tǒng)以及顯示模塊，所述準(zhǔn)光系統(tǒng)包括拋物面鏡、源延遲線、延遲分束片以及匯聚 鏡，所述電子學(xué)系統(tǒng)包括信號處理模塊、電機(jī)控制模塊以及掃描成像控制模塊；
[0010] 所述連續(xù)波太赫茲輻射源向所述準(zhǔn)光系統(tǒng)輻射信號；
[0011] 所述準(zhǔn)光系統(tǒng)接收所述連續(xù)波太赫茲輻射源的輻射信號，通過拋物面鏡對接收到 的輻射信號準(zhǔn)直后利用源延遲線及延遲分束片將準(zhǔn)直的輻射信號逐點(diǎn)照射到被測物，利用 匯聚鏡將被測物反射回的輻射信號匯聚到所述Nb5N6探測器；
[0012] 所述源延遲線及延遲分束片由電子學(xué)系統(tǒng)通過電機(jī)及導(dǎo)軌控制實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動；
[0013] 所述Nb5N6探測器將接收到的輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā)送至所述電子學(xué)系統(tǒng)； [0014]所述信號處理模塊接收所述Nb5N6探測器的輸出信號并實(shí)現(xiàn)所述輸出信號的數(shù)字 化處理；電機(jī)控制模塊控制所述源延遲線及延遲分束片同步運(yùn)動并控制載物臺一維運(yùn)動實(shí) 現(xiàn)掃描成像;掃描成像控制模塊接收所述信號處理模塊數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)，并通過信號 處理模塊為所述連續(xù)波太赫茲輻射源提供調(diào)制信號，接收所述電機(jī)控制模塊的位置信號并 向所述電機(jī)控制模塊發(fā)出相應(yīng)控制信號;所述掃描成像控制模塊與所述顯示模塊連接，將 成像數(shù)據(jù)及同步信息傳輸給顯示模塊。
[0015] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述載物臺由所述載物臺控制模塊控制移動，所述源延 遲線通過內(nèi)部步進(jìn)電機(jī)由掃描成像控制模塊控制運(yùn)動，所述延遲分束片由導(dǎo)軌控制運(yùn)動， 所述載物臺控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制及導(dǎo)軌控制由所述電子學(xué)系統(tǒng)中的電機(jī)控制模塊控制 實(shí)現(xiàn)太赫茲成像數(shù)據(jù)的同步采集。
[0016] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)包含拋物面 鏡，源延遲線，延遲分束片，匯聚鏡。其中匯聚鏡可以采用反射面匯聚鏡或者透射式匯聚鏡。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)中的所述源 延遲線包含多個(gè)普通平面反射鏡，滾筒及步進(jìn)電機(jī)。將各個(gè)普通平面反射鏡以傾斜45度角 的方式擺放成45度反射鏡并根據(jù)系統(tǒng)所需掃描成像分辨率安置于滾筒上，利用中空軸步進(jìn) 電機(jī)控制滾筒快速滾動。所述延遲分束片包括太赫茲分束片及導(dǎo)軌，太赫茲分束片的參數(shù) 由基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源所輻射的太赫茲信號頻率決定，將太赫茲分束片 安裝于導(dǎo)軌上，利用電子學(xué)模塊中的電機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)普通分束片在源延遲線滾動一周時(shí) 移動適當(dāng)?shù)木嚯x以實(shí)現(xiàn)源延遲線及延遲分束片的同步運(yùn)動
[0018] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述Nb5N6探測器為熱敏型太赫茲探測器。進(jìn)一步優(yōu)選 的，Nb5N6探測器工作溫度為290K，在0.6THz時(shí)的電導(dǎo)率達(dá)到2.5X104S/m。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述電子學(xué)系統(tǒng)包括依次級聯(lián)的信號處理模塊(為基于 YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源提供調(diào)制信號，接收并處理太赫茲Nb6N5探測器輸出信 號），電機(jī)控制模塊(控制源延遲線、延遲分束片及載物臺的同步工作），掃描成像控制模塊。
[0020] 本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為：一種利用上述基于Nb5N6探測器的主動太赫茲 成像探測系統(tǒng)的探測方法，包括如下步驟：
[0021] 步驟一、所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)接收位于載物臺上的基于 YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源的輻射信號，利用拋物面反射鏡將輻射信號準(zhǔn)直后，利用 源延遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)對被測物的逐點(diǎn)照射，最后利用匯聚鏡將被測物反射回的輻射 信號匯聚至所述Nb5N6探測器；
[0022]步驟二、所述Nb5N6探測器將接收到的由被測物反射回的輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號 并發(fā)送至所述電子學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行處理；
[0023]步驟三、所述電子學(xué)系統(tǒng)控制載物臺、源延遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)對被測物的同 步控制，信號處理模塊獲取被測物的太赫茲圖像信息并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸給顯示模 塊，并通過顯示模塊顯示出來。
[0024] 步驟四、重復(fù)上述步驟一至三的過程，實(shí)現(xiàn)新被測物的成像過程。
[0025] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟一所述基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源可疊 加4KHz方波調(diào)制信號，并輻射0.6THz太赫茲信號。所述源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng) 中的拋面鏡將輻射信號由發(fā)散光束改變?yōu)槠叫泄馐鴤鬏?，再通過源延遲線及延遲分束片后 由匯聚鏡將平行光束匯聚至所述Nb5N6探測器。
[0026]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟三所述電子學(xué)系統(tǒng)包括依次級聯(lián)的信號處理模塊， 同步控制模塊(控制源延遲線、延遲分束片及載物臺的同步工作），掃描成像控制模塊。所述 信號處理模塊對基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源施加4K調(diào)制信號，利用Nb5N6探測器 讀出電路將接收到的太赫茲信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，利用鎖相放大濾波模塊放大該電壓信 號，然后由采樣模塊將電壓信號數(shù)字化。所述同步控制模塊通過載物臺控制模塊實(shí)現(xiàn)載物 臺的垂直步進(jìn)式平移以實(shí)現(xiàn)對被測物的掃描探測，利用電機(jī)、導(dǎo)軌控制模塊實(shí)現(xiàn)源延遲線 及延遲分束片的同步控制。利用掃描成像控制模塊控制同步控制模塊及信號處理模塊，并 將成像數(shù)據(jù)及同步信息傳送給顯示模塊以使得所述顯示模塊實(shí)現(xiàn)對被測物的主動太赫茲 成像。
[0027]本發(fā)明的有益效果在于：
[0028]本發(fā)明提出的基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)及方法利用熱敏型 Nb5N6探測器作為探測器，采用自行設(shè)計(jì)的基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)，電子學(xué) 系統(tǒng)和顯示模塊完成了基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測。
[0029] 本發(fā)明提出的基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)不僅適用于單源單探測器 的主動太赫茲成像系統(tǒng)，同樣適用于單源線列或陣列探測器的主動太赫茲成像系統(tǒng)，解決 了太赫茲源價(jià)格高昂且在實(shí)用性系統(tǒng)中無法排布多個(gè)源的問題。降低了主動太赫茲成像系 統(tǒng)的硬件成本的同時(shí)具有很好的技術(shù)可移植性。
[0030] 本發(fā)明提出的基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)不僅解決了單源多探測器 的實(shí)際使用問題，同時(shí)大大提高了主動太赫茲成像系統(tǒng)的成像速度，優(yōu)選步進(jìn)電機(jī)及控制 算法的情況下可以做到主動太赫茲實(shí)時(shí)成像，實(shí)現(xiàn)了主動太赫茲成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的同 時(shí)對太赫茲成像技術(shù)的發(fā)展和推廣有重要意義。
【附圖說明】
[0031 ]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是實(shí)施例中系統(tǒng)連接示意圖；
[0033] 圖3(a)是實(shí)施例中源延遲線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖3(b)是實(shí)施例中源延遲線展開的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4是實(shí)施例中延遲分束片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是實(shí)施例中電子學(xué)系統(tǒng)原理不意圖；
[0037]圖6是實(shí)施例中電子學(xué)系統(tǒng)電機(jī)、導(dǎo)軌控制模塊原理示意圖；
[0038]圖7是實(shí)施例中基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測方法原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] Nb5N6探測器是利用Nb5N6薄膜材料的熱敏效應(yīng)。Nb5N6薄膜的電導(dǎo)率是隨著溫度 的升高而升高的，由此說明溫度越高，Nb5N6薄膜吸收THz信號的能力越強(qiáng)，透射的越少。 Nb5N6薄膜在0.6THz常溫時(shí)的電導(dǎo)率達(dá)到2.5 X 104S/m，是溫度為10K時(shí)的15倍左右。但在溫 度超過230K時(shí)，透射都比較少，電導(dǎo)率增加不明顯。因此，將Nb5N6探測器工作溫度設(shè)定在 230K以上(實(shí)際成像系統(tǒng)中采用常溫工作的方式)確保Nb5N6薄膜的電阻溫度系數(shù)足夠大以 優(yōu)化探測器性能。
[0040] Nb5N6探測器由太赫茲平面天線、二氧化硅空氣橋和Nb5N6薄膜微橋組成，平面天 線將入射的電磁福射耦合到Nb5N6薄膜微橋上，引起Nb5N6薄膜溫度改變，溫度變化導(dǎo)致其 電阻改變，在給定的偏置電流下，就會產(chǎn)生一變化的電壓，這個(gè)變化的電壓就反映了入射太 赫茲信號功率的大小。
[0041] 由于Nb5N6薄膜材料的特殊性能使得其具備實(shí)現(xiàn)單元或者大規(guī)模陣列探測器的能 力。配合系統(tǒng)中使用源延遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)采用單一太赫茲源，Nb5N6陣列探測 器的可行性。
[0042] 本發(fā)明提出了一種利用太赫茲氮化鈮探測器進(jìn)行主動太赫茲成像探測的系統(tǒng)及 方法，該系統(tǒng)可以在單一太赫茲源的情況下實(shí)現(xiàn)快速的太赫茲波主動成像。利用源延遲線 及延遲分束片實(shí)現(xiàn)了單一太赫茲源的分時(shí)復(fù)用，且系統(tǒng)中所使用Nb5N6探測器可以方便實(shí) 現(xiàn)單源或陣列探測器的方案，使得系統(tǒng)成像速度得到極大提高，從而為太赫茲波主動成像 技術(shù)的推廣和發(fā)展應(yīng)用帶來極大好處。
[0043]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和具體實(shí)施步驟，為了示出的方便 附圖并未按照比例繪制。
[0044]參閱圖1，本發(fā)明提出的基于Nb5N6探測器的主動式太赫茲成像探測系統(tǒng)，包括:位 于載物臺70上的基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源10、基于源延遲線及延遲分束片的 準(zhǔn)光系統(tǒng)20(包含拋物面反射鏡201、源延遲線202、延遲分束片203、匯聚鏡204、吸波材料 205 )、Nb5N6探測器40、電子學(xué)系統(tǒng)50 (包含信號處理模塊501、電機(jī)控制模塊502、掃描成像 控制模塊503)以及顯示模塊60。
[0045]所述位于載物臺70上的基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源10向所述基于源延 遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)20輻射信號;所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)20 接收所述基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源10的輻射信號，通過拋物面鏡201將接收到 的輻射信號準(zhǔn)直后利用源延遲線202及延遲分束片203將準(zhǔn)直的輻射信號逐點(diǎn)照射到被測 物30，利用匯聚鏡204將被測物反射回的輻射信號匯聚到所述Nb5N6探測器40處;利用吸波 材料205將經(jīng)延遲分束片203折射的雜波吸收以增強(qiáng)系統(tǒng)信噪比。所述Nb5N6探測器40將接 收到的太赫茲輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā)送至所述電子學(xué)系統(tǒng)50處;所述電子學(xué)系統(tǒng)包含 信號處理模塊501、電機(jī)控制模塊502、掃描成像控制模塊503,其中信號處理模塊501與所述 Nb5N6探測器40及所述基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源10連接，為基于YIG振蕩器的 連續(xù)波太赫茲輻射源10提供4K調(diào)制信號，并利用信號處理模塊501內(nèi)部的鎖相放大濾波模 塊讀取電壓信號利用采樣模塊將電壓信號數(shù)字化；電機(jī)控制模塊502與所述載物臺及所述 基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)20中的源延遲線202及延遲分束片203相連接，實(shí)現(xiàn) 對載物臺70,源延遲線202及延遲分束片203的同步控制；掃描成像控制模塊503與所述信號 處理模塊501，所述電機(jī)控制模塊502及所述顯示模塊60相連接實(shí)現(xiàn)同步控制及圖像數(shù)據(jù)上 傳。所述電子學(xué)系統(tǒng)50與所述顯示模塊60相連，將太赫茲圖像信息發(fā)送至所述顯示模塊60 顯示出來。
[0046]其中，所述載物臺70本實(shí)施例優(yōu)選為通過載物臺控制模塊控制移動。
[0047] 所述Nb5N6探測器優(yōu)選為工作于0.6THZ的熱敏型太赫茲探測器。進(jìn)一步優(yōu)選的， Nb5N6探測器工作溫度為290K，在0.6THz時(shí)的電導(dǎo)率達(dá)到2.5X104S/m。
[0048] 圖2是實(shí)施例中系統(tǒng)連接示意圖。
[0049] 圖3(a)是實(shí)施例中源延遲線的結(jié)構(gòu)示意圖，將平面鏡與滾筒形成45度擺放固定形 成45度反射鏡，利用步進(jìn)電機(jī)帶動滾筒轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)對太赫茲源信號的分時(shí)復(fù)用。圖3(b)是 源延遲線的展開示意圖。45度反射鏡擺放位置形成一條直線，其擺放密度由系統(tǒng)掃描分辨 率決定。
[0050] 圖4是實(shí)施例中延遲分束片示意圖，根據(jù)基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源的 輻射信號頻率決定普通分束片的參數(shù)，將圈型導(dǎo)軌兩頭分別放置分束片，當(dāng)導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動起來 時(shí)形成延遲分束片，導(dǎo)軌轉(zhuǎn)速是源延遲線轉(zhuǎn)速的一半，并通過同步控制實(shí)現(xiàn)對基于YIG振蕩 器的連續(xù)波太赫茲輻射源的輻射信號的分時(shí)復(fù)用。
[0051] 圖5是實(shí)施例中電子學(xué)系統(tǒng)原理示意圖。電子學(xué)系統(tǒng)包括電機(jī)控制模塊，信號處理 模塊及掃描成像控制模塊。信號處理模塊對基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源施加4K 調(diào)制信號，并利用鎖相放大濾波模塊放大Nb5N6探測器輸出的電壓信號，然后由采樣模塊將 電壓信號數(shù)字化。電機(jī)控制模塊通過內(nèi)部載物臺控制模塊實(shí)現(xiàn)載物臺的垂直步進(jìn)式平移以 實(shí)現(xiàn)對被測物的掃描探測，利用電機(jī)、導(dǎo)軌控制模塊實(shí)現(xiàn)源延遲線及延遲分束片的同步控 制。利用掃描成像控制模塊控制同步控制模塊及信號處理模塊，并將成像數(shù)據(jù)及同步信息 傳送給顯示模塊以使得所述顯示模塊實(shí)現(xiàn)對被測物的主動太赫茲成像。
[0052]圖6是實(shí)施例中電子學(xué)系統(tǒng)電機(jī)、導(dǎo)軌控制模塊原理示意圖。電機(jī)控制模塊發(fā)送同 步控制信號并通過電機(jī)驅(qū)動器及導(dǎo)軌驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)及導(dǎo)軌輸出信號的同步，通過源 延遲線及延遲分束片內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)及導(dǎo)軌的同步運(yùn)動實(shí)現(xiàn)源延遲線及延遲分束片的同 步工作，通過安裝在源延遲線滾筒及延遲分束片導(dǎo)軌上的位置傳感器傳輸回的位置信號實(shí) 現(xiàn)對同步控制的反饋控制。
[0053]圖7是實(shí)施例中基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測方法原理示意圖。該探測 方法具體包括如下步驟：
[0054]步驟一、所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)接收位于載物臺上的基于 YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲輻射源的輻射信號，利用拋物面鏡將輻射信號準(zhǔn)直后，利用源延 遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)對被測區(qū)域的逐點(diǎn)照射，最后利用匯聚鏡將信號匯聚至所述Nb5N6 探測器。
[0055]步驟二、所述Nb5N6探測器將接收到的由被測物反射回的太赫茲輻射信號轉(zhuǎn)換為 電信號并發(fā)送至所述電子學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行處理；
[0056]步驟三、所述電子學(xué)系統(tǒng)同步控制載物臺、源延遲線及延遲分束片以及內(nèi)部信號 處理模塊，獲取被測物的太赫茲圖像信息，并通過顯示模塊顯示出來。
[0057] 步驟四、重復(fù)上述步驟一到步驟三的過程，實(shí)現(xiàn)新的成像。
[0058]綜上所述，本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：
[0059] (1)本發(fā)明采用Nb5N6探測器，Nb5N6探測器是利用Nb5N6薄膜材料的熱敏效應(yīng)。將 Nb5N6探測器工作溫度設(shè)定在290K，工作于0.6THz，以保證其電導(dǎo)率達(dá)到2.5 X 104S/m進(jìn)而 可以優(yōu)化探測器性能。
[0060] (2)本發(fā)明采用的源延遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)單源在不同時(shí)間段的分時(shí)復(fù)用以簡 化主動式太赫茲成像系統(tǒng)對源的需求，同時(shí)大大優(yōu)化了系統(tǒng)成像時(shí)間的參數(shù)，增加了主動 式太赫茲成像系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的可行性
[0061] (3)本發(fā)明采用的源延遲線及延遲分束片也適用于電磁波其他譜段的主動成像系 統(tǒng)。
[0062] (4)本發(fā)明采用的源延遲線及延遲分束片也適用于太赫茲陣列探測器主動成像系 統(tǒng)
[0063] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的主動式太赫茲成像探測系統(tǒng)及方法進(jìn)行 各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變形屬于 本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，其特征在于包括:位于載物臺上 的基于YIG振蕩器的連續(xù)波太赫茲福射源、基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)、Nb5N6 探測器、電子學(xué)系統(tǒng)W及顯示模塊，所述準(zhǔn)光系統(tǒng)包括拋物面鏡、源延遲線、延遲分束片W 及匯聚鏡，所述電子學(xué)系統(tǒng)包括信號處理模塊、電機(jī)控制模塊W及掃描成像控制模塊； 所述連續(xù)波太赫茲福射源向所述準(zhǔn)光系統(tǒng)福射信號； 所述準(zhǔn)光系統(tǒng)接收所述連續(xù)波太赫茲福射源的福射信號，通過拋物面鏡對接收到的福 射信號準(zhǔn)直后利用源延遲線及延遲分束片將準(zhǔn)直的福射信號逐點(diǎn)照射到被測物，利用匯聚 鏡將被測物反射回的福射信號匯聚到所述Nb5N6探測器； 所述源延遲線及延遲分束片由電子學(xué)系統(tǒng)通過電機(jī)及導(dǎo)軌控制實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動； 所述Nb5N6探測器將接收到的福射信號轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā)送至所述電子學(xué)系統(tǒng)； 所述信號處理模塊接收所述Nb5N6探測器的輸出信號并實(shí)現(xiàn)所述輸出信號的數(shù)字化處 理；電機(jī)控制模塊控制所述源延遲線及延遲分束片同步運(yùn)動并控制載物臺一維運(yùn)動實(shí)現(xiàn)掃 描成像;掃描成像控制模塊接收所述信號處理模塊數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)，并通過信號處理 模塊為所述連續(xù)波太赫茲福射源提供調(diào)制信號，接收所述電機(jī)控制模塊的位置信號并向所 述電機(jī)控制模塊發(fā)出相應(yīng)控制信號;所述掃描成像控制模塊與所述顯示模塊連接，將成像 數(shù)據(jù)及同步信息傳輸給顯示模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，其特征在于： 所述Nb5N6探測器為常溫?zé)岣Ｉ湫吞掌澨綔y器。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，其特征在于： 所述Nb5N6探測器為單元Nb5N6探測器或陣列Nb5N6探測器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，其特征在于： 所述師5N6探測器的工作溫度為230K到310K，在0.6??Ζ，溫度為290K時(shí)的電導(dǎo)率達(dá)到2.5X 104S/m，在調(diào)制頻率為4KHZ時(shí)，Nb5N6探測器的直流噪聲等效功率達(dá)到X lO-ii W/￥雨。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Nb5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)，其特征在于： 所述源延遲線采用步進(jìn)電機(jī)帶動滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒上按不同位置放置多個(gè)45度反射鏡轉(zhuǎn)動； 所述延遲分束片采用導(dǎo)軌帶動普通分束片直線往返運(yùn)動的方式實(shí)現(xiàn)對不同區(qū)域的太赫茲 信號分束。6. -種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于師5N6探測器的主動太赫茲成像探測系統(tǒng)的 探測方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、所述基于源延遲線及延遲分束片的準(zhǔn)光系統(tǒng)接收位于載物臺上的基于YIG振 蕩器的連續(xù)波太赫茲福射源的福射信號，利用拋物面反射鏡將福射信號準(zhǔn)直后，利用源延 遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)對被測物的逐點(diǎn)照射，最后利用匯聚鏡將被測物反射回的福射信號 匯聚至所述Nb5N6探測器； 步驟二、所述Nb5N6探測器將接收到的由被測物反射回的福射信號轉(zhuǎn)換為電信號并發(fā) 送至所述電子學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行處理； 步驟Ξ、所述電子學(xué)系統(tǒng)控制載物臺、源延遲線及延遲分束片實(shí)現(xiàn)對被測物的同步控 審IJ，信號處理模塊獲取被測物的太赫茲圖像信息并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸給顯示模塊， 并通過顯示模塊顯示出來； 步驟四、重復(fù)上述步驟一至Ξ的過程，實(shí)現(xiàn)新被測物的成像過程。
【文檔編號】G01N21/17GK105973812SQ201610387816
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】周德亮, 陳健, 涂學(xué)湊, 康琳
【申請人】南京大學(xué)