[發明專利]220GHz被動超導太赫茲人體安檢系統

在審

• 申請號: 201811599719.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109633773A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 胡海濤
• 申請（專利權）人: 蘇州耶拿微電子有限公司
• 主分類號: G01V8/20
• 分類號: G01V8/20
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

本發明公開了一種220GHz被動超導太赫茲人體安檢系統，涉及人體安檢儀技術領域。所述系統在現有安檢系統的基礎上引入時分復用的概念，通過時分復用來減少超導量子干涉器的個數，使每一個SQUID器件同時可以支持讀出四個躍遷邊緣傳感器的電流。通過引入GaN HEMT調制器作為太赫茲的開關器件，實現對TES器件的響應進行開關控制；可以降低SQUID器件的使用個數，因此降低系統成本。

技術領域

本發明涉及人體安檢儀技術領域，尤其涉及一種220GHz被動超導太赫茲人體安檢系統。

背景技術

太赫茲波是指頻率在 100GHz-10THz范圍內的電磁波，與毫米波的高端、亞毫米波及遠紅外有所交疊，處于宏觀電子學向微觀光子學的過度領域。。太赫茲波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置。太赫茲是一種新的、有很多獨特優點的輻射源；太赫茲技術是一個非常重要的交叉前沿領域，給技術創新、國民經濟發展和國家安全提供了一個非常誘人的機遇。太赫茲波天然具有對非金屬和非極性物質的穿透性，非常適用于探測人體，探測人體皮膚及衣服中間所隱藏的各種危險品。同時太赫茲波具有人體安全性，這是因為太赫茲波的光子能量非常小，對人體細胞不會造成電離性傷害，對人體是安全的。相比低頻的微波毫米波頻段，太赫茲波波長更短，茲具有高分辨率特性。許多物質在太赫茲波段具有指紋譜特性，類似于人的指紋，可應用于物質無損識別和探測。在太赫茲眾多應用中，目前與人類生活息息相關的就是太赫茲安檢技術。太赫茲人體安檢技術是利用太赫茲波對日常衣物材料（棉、麻、化纖等）特殊的穿透性，填補了人體安檢領域的空白，是對當前人體安檢手段的重要補充。

目前常用的安全檢測手段為金屬探測門和X光機，金屬探測們無法有效探測除金屬外的違禁品，典型的危險品探不出（陶瓷刀具、粉末炸藥、液體炸藥、汽油柴油煤油），探得出的不是危險品（手機、鋼镚、鑰匙、金屬化妝用具），X光由于其光子能量太大，可對人體細胞造成電離性傷害，人體危害性極大。目前歐美已禁用。因此太赫茲安檢有很大的潛在市場價值。

目前太赫茲波的安檢系統主要分為兩大類，一類是被動式安檢系統，一類是主動式安檢系統。被動式安檢特點：一是非接觸，不用搜身，尊重被檢人員個人隱私；二是檢測效率高，速度快、無停留，被檢人員在指定的安檢通道內正常行走通過即能完成安檢，大大提高安檢效率；三是安全無輻射，類似普通照相機、監控攝像頭，不產生電磁、電離輻射，對人體無害。其缺點是分辨率不高，信噪比不高。主動式安檢系統是通過主動發射一定劑量的毫米波/太赫茲波（可接收范圍劑量內），對人體進行成像，較被動式安檢儀來講，信噪比更高。雖有一定的輻射劑量，但由于毫米波/太赫茲光子能量小，不會對人體細胞造成電離性傷害。目前常用的主被系統，多是基于室溫微電子器件進行工作，大多存在圖像不清晰，采集速率不夠高，不能實時成像，需要3到5秒才能成像。

目前被動式的太赫茲安檢系統以其無輻射較容易被普通民眾所接受，因此該類型的被動式安檢系統得到了長足的發展。目前較成熟的被動式太赫茲安檢系統安檢距離在0.5m到25m距離。能夠實現25m探測距離的安檢系統采用低溫超導量子器件作為核心器件來實現對人體隱匿物品的遠程探測。

目前超導體的太赫茲安檢系統中，采用水平陣列的躍遷邊界傳感（TES）器件和作為TES讀出電路的超導量子干涉器（SQUID）作為核心的超導器件，來實現對人體太赫茲信號的探測。目前采用的水平陣列一般為64個和128個，即需要64個或者128個TES和SQUID器件，這兩種器件中，SQUID器件比TES器件的制作工藝復雜，成本更高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種可以降低SQUID器件的使用個數、降低系統成本的220GHz被動超導太赫茲人體安檢系統。