千人计划网站
  设为首页 | 加入收藏 QQ群: 微信公共账号
注册 | 登录 | 中文|English
千人计划网广州  浙江  广西 欢迎广大海内外高层次人才踊跃申报千人计划、国内各地人才计划
您所在的位置:

中国团队打破国外垄断,升级太赫兹技术

来源:人民日报 作者:余建斌 2017-07-28 10:11:23
  太赫兹波因其独特性能被称为天生的反恐“专家”,由此研发而成的人体安检仪也解决了生活中的一个难题:告别繁琐的安检程序,不仅更安全、高效,而且更可靠。此前,这种核心技术一直被少数国家垄断,中国的科技团队用3年时间打破技术壁垒,还升级、拓展了其应用,实现追赶与超越。这台安检仪背后的故事,也是这些年来,中国科技从跟跑到领跑的缩影。

  过安检,只需1秒!

  想象一下,在人流拥挤的车站或是演唱会安检入口,不再需要停下来接受人工检查,只需走过一个看上去普普通通的通道,就能被探知身上是否携带了金属、陶瓷、粉末、液体、胶体等各类违禁品,从而在保障安全的前提下大大提升通行效率。这样的高科技场景看似遥远,其实已在一些重要公共安全领域实现,未来将逐步应用到更广泛的范围。

  这就是太赫兹人体安检仪发挥的强大效用。此前只有欧美少数国家掌握这种安检仪的核心技术,并一直垄断。中国的科技团队用了3年时间,完成追赶和超越,一举打破了国外技术垄断。同时,通过进一步的技术研发和基础研究,不断升级着太赫兹人体安检仪的技术和功能,并将“太赫兹”的应用拓展得更加深入广泛。

  太赫兹波具有高分辨性、强穿透性、安全性、物质鉴别性等特性

  说到太赫兹人体安检仪,首先要从太赫兹波讲起。

  “太赫兹波是一种电磁波,它的波长介于红外线与微波之间,可以由自然界许多事物自身产生并向外辐射。”我国太赫兹技术专家、中国电科38所太赫兹公司总经理武帅博士介绍,由于太赫兹波处于电子学与光子学的交叉过渡区域,并且没有很好的检测手段,很长时间里,人们对太赫兹波的了解认识十分有限,更谈不上开发和应用。

  太赫兹技术之所以引起科学界的广泛关注,是由于太赫兹波在电磁波谱上所处的特殊位置决定了它与其他频率的电磁波相比,具有很多独特的性质。

  “太赫兹波与微波相比,具有高分辨性,成像分辨率更高;与可见光相比,具有穿透性,可以轻易穿透人的衣物;与X光相比,具有安全性,不会破坏生物组织,适合应用于安检和医学成像领域;同时它还具有物质鉴别性,可以很好地用于鉴别毒品、爆炸物等违禁品。”武帅说。

  因此,太赫兹波可谓是天生的反恐和安检“专家”。许多爆炸物及其相关成分和毒品在太赫兹波段都有指纹谱,可使其在机场、车站、码头等人口密集区提供安检预警。现有金属安检门和手持金属探测器等设备无法识别陶瓷刀具、3D打印枪支、塑胶炸药等新型作案工具或武器,但这些材料在太赫兹波段具有一定的吸收性,可以利用被动太赫兹成像技术,即利用人体自身发出的太赫兹波有效地对隐藏在衣服下的违禁品进行成像鉴别,同时还能保证对人体没有任何辐射,因此在安检和反恐领域受到各国高度重视。

  近年来,太赫兹波越来越受到关注,已被国际科技界公认为是高科技领域的必争之地,其研究和应用对于未来军事作战与国家安全将具有重大的战略意义,甚至被评为“改变未来世界的十大技术”之一。

  正常通过即可被探知,太赫兹安检仪是人工安检效率的20倍以上

  “简单地说,太赫兹人体安检仪就是通过被动接收人体发出的太赫兹波,经处理转换后,形成人体的二维太赫兹‘快照’。当人所穿衣物中隐藏有物品时,吸收和阻拦了部分或全部人体太赫兹波,使得‘快照’中对应物品所在的位置和人体背景之间产生强度对比,从而探知到物品的存在,并在显示屏上显示物品的形状和其所在的位置。”武帅说。

  武帅带领的中国电子科技集团公司第三十八研究所太赫兹团队,在2014年5月成功将被动太赫兹成像技术运用于人体安检领域,一举突破欧美先进国家的技术制约,研制并发布了国内第一台太赫兹人体安检仪。

  如同照相机一样,太赫兹人体安检仪运行时就相当于给人体拍了一张“太赫兹照片”,从照片上就可以直观地看到人身上藏匿物品的形状、大小和位置。目前,武帅和团队已经将“太赫兹照相机”升级为“太赫兹摄像机”,成像速度已从2秒/幅升级到10帧/秒。当人们接受安检时,已不需要停留,正常通过情况下即被探知。这种“太赫兹摄像机”也已在重要的博览会上进行了首次实际应用。

  武帅介绍说,与传统安检手段相比,太赫兹人体安检仪更安全,设备本身不存在任何的电离或电磁辐射;性能更可靠,不仅可以探测金属物质,对陶瓷、粉末、液体等非金属携带物的探测也不在话下;检测更文明,其检测方式为非接触式检查,且成像结果不显示任何身体特征细节;运行更高效,设备每小时检测通过率在2000人以上,可以不间断连续工作,是人工安检效率的20倍以上。

  作为一款拥有“火眼金睛”的安检“神器”,武帅团队研发的“TeraSnap博微”太赫兹人体安检仪目前已应用在重要的公共安全领域、公安边防检查站等多种场所,而机场、火车站、地铁、体育场馆等有大客流量安检需要的场所,也即将出现它的身影。

  在未来通信、生物医学、太空探测等方面的应用也正不断突破

  专家认为,太赫兹技术是一门极具活力的前沿科技,其应用非常广泛。随着科学技术的不断发展,太赫兹技术领域的新理论、新现象、新方法和新应用层出不穷。例如,发展在室温下工作的超高灵敏度太赫兹探测器,对推进太赫兹技术应用具有重要意义,但必须通过运用新材料、研发新技术予以突破。

  前不久,太赫兹技术和“明星”材料石墨烯之间“擦出火花”。中国电科13所专用集成电路国家级重点实验室和中科院苏州纳米所、纳米器件与应用重点实验室携手,把石墨烯材料应用到了太赫兹探测器,成功研制了可在室温环境下工作的低阻抗高灵敏度石墨烯太赫兹探测器,其工作频率和灵敏度均达到了同类探测器中的最高水平。作为实验室里的成果,这种探测器也有望未来在太赫兹摄像机小型化、集成化上发挥作用。

  中国电科13所技术专家梁士雄博士介绍,由于这款石墨烯太赫兹探测器的工作频率和灵敏度得到了极大提升,其成像能力也有了显著的效果,其应用场景也包括太赫兹安检领域。

  在科研人员眼里,太赫兹技术称得上是一门能改变生活的黑科技,也是一把解锁人类未来世界的钥匙,研究它的特性、优势,一步步揭开它神秘的面纱。

  武帅认为,太赫兹人体安检仪的诞生就是太赫兹技术在安检领域应用的成功典范,而太赫兹技术在未来通信、生物医学、太空探测、无损检测等方面的应用也正在不断突破,将在基础科学、国民经济和国家安全的许多领域发挥重大作用,影响和改变人类的生活。
声明:凡本网注明“来源:XXX”的文/图等稿件,本网转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的,并不意味着本站、中组部海外高层次人才引进工作专项办公室赞同其观点或证实其内容的真实性,文章内容仅供参考。
重点推荐
千人计划
上周,中国青年报社社会调查中心联合问卷网,对2005名受访者进行的一项调查显示,83.1...   详细>>
独家策划
千人计划
千人计划网在中组部海外高层次人才引进工作专项办公室的指导下已运作四年,在这四年中...  详细>>