[實(shí)用新型]基于反射窗口提高太赫茲波成像信噪比的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821829068.0
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN209513617U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐德剛;武麗敏;王與燁;姚建銓
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本實(shí)用新型公開了一種基于反射窗口提高太赫茲波成像信噪比的裝置，本實(shí)用新型僅采用用于減少菲涅爾反射、物體不均勻漫散射等缺點(diǎn)的反射窗口，實(shí)現(xiàn)在采樣階段最大程度的增大信號振幅，提高成像信噪比。本實(shí)用新型將干涉理論應(yīng)用到反射式成像中，實(shí)現(xiàn)了成像信號強(qiáng)度的提升，提高成像信噪比，簡易方便且成像質(zhì)量好。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太赫茲波成像領(lǐng)域，尤其涉及一種基于反射窗口提高太赫茲波成像信噪比的裝置。

背景技術(shù)

太赫茲(Terahertz，簡稱THz，1THz＝10¹²Hz)輻射是指頻率從0.1THz到10THz，相應(yīng)的波長從3毫米到30微米，介于毫米波與紅外光之間頻譜范圍相當(dāng)寬的電磁波譜區(qū)域。太赫茲輻射在電磁波譜中所處的特殊位置賦予了其一系列特殊的性質(zhì)，這使得太赫茲技術(shù)可以應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)檢測、物質(zhì)特性研究、安檢等領(lǐng)域。在太赫茲波相關(guān)技術(shù)中，太赫茲波成像作為其研究熱點(diǎn)之一更是取得了一系列成果。目前，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，太赫茲波成像技術(shù)已實(shí)現(xiàn)多種病灶識別，如皮膚癌、肝癌、乳腺癌、腦膠質(zhì)瘤等。其中，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最常用的成像方式為反射式成像。

然而，反射式成像技術(shù)存在菲涅爾反射、物體不均勻漫散射等缺點(diǎn)，這會導(dǎo)致反射成像信號強(qiáng)度降低，進(jìn)而降低成像信噪比，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。此外，太赫茲熱輻射探測器受外界環(huán)境影響嚴(yán)重，在信噪比較低的情況下，會導(dǎo)致成像結(jié)果產(chǎn)生誤差的可能性劇增或直接產(chǎn)生較大誤差。特別是在太赫茲生物醫(yī)學(xué)光譜成像領(lǐng)域，由于樣品表面較為粗糙，需要在樣品表面加反射窗口以減小漫反射的影響。

目前，常見的用于太赫茲生物醫(yī)學(xué)光譜成像的太赫茲輻射源包括：太赫茲時域光譜儀(THz-TDS)、反向波振蕩器(BWO)、耿式震蕩器、基于CO2激光器泵浦氣體材料的遠(yuǎn)紅外激光器、基于非線性光學(xué)效應(yīng)的差頻源或參量震蕩源等。太赫茲時域光譜儀等脈沖源可以同時測量物體的振幅與相位信息，但由于能量分布在太赫茲脈沖的整個帶寬上，在窄帶頻率上的信噪比(SNR)通常很低，峰值信號幅值與時域數(shù)據(jù)的噪聲級之比可能非常大，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。

當(dāng)前，通過改進(jìn)算法恢復(fù)出原信號的方法也取得了一定效果，然而其計算繁瑣且只是以一定概率恢復(fù)輸出。基于反向波振蕩器(BWO)、耿式震蕩器、CO2激光器泵浦的遠(yuǎn)紅外激光器、差頻源或參量震蕩源僅能獲得物體的強(qiáng)度信息，其通過提高太赫茲輻射源的功率在一定程度上降低了外界環(huán)境的噪聲影響，但是對于吸收較大的樣品，其信噪比很難提高。因此太赫茲反射式成像急需一種能夠在采樣階段就能提高樣品采樣的信噪比以達(dá)到高質(zhì)量成像樣品的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種基于反射窗口提高太赫茲波成像信噪比的裝置，本實(shí)用新型提在采樣階段最大程度的增大信號振幅，提高成像信噪比，詳見下文描述：

基于反射窗口提高太赫茲波成像信噪比的裝置，所述裝置包括：

太赫茲波平面反射鏡、第一太赫茲波離軸拋物面鏡、第二太赫茲波離軸拋物面鏡、第三太赫茲波離軸拋物面鏡依次設(shè)置在太赫茲波的出射光路上；

第一太赫茲波離軸拋物面鏡用于將輸出的太赫茲波聚焦入射到反射窗口上；第二太赫茲波離軸拋物面鏡設(shè)置在放樣品裝置的信號光出射光路上，用于接收信號光太赫茲波；第三太赫茲波離軸拋物面鏡設(shè)置在太赫茲波探測前，用于接收并聚焦信號光太赫茲波進(jìn)入探測器；

探測器設(shè)置在第三太赫茲波離軸拋物面鏡的信號光出射光路上，收集第三太赫茲波離軸拋物面鏡的反射光；

反射窗口為對太赫茲波高透的材料，其固定于二維掃描平臺上，用于放置待測成像樣品。

進(jìn)一步地，所述太赫茲輻射源為連續(xù)或脈沖的太赫茲輻射源。

其中，所述太赫茲波平面反射鏡、第一太赫茲波離軸拋物面鏡、第二太赫茲波離軸拋物面鏡、第三太赫茲波離軸拋物面鏡，均鍍太赫茲波段的寬帶高反膜。