日本將利用太赫茲波檢測食品異物

發布日期：2019-07-14 12:51:51 來源：互聯網

食品出廠前，為了以防混入雜物，一般都要經過類似“安檢”這一關。通常情況下，金屬片等異物較容易被檢測出來，但是類似蒼蠅、蟲子等由于其特征更接近于食品，非專業的檢測設備很難發現。不過，日前從日本傳來好消息，他們研發出利用“太赫茲波”的異物檢測裝置，預計2020年以后出售商品。

日本豐橋技術科學大學和名古屋工業大學、NTT電子公司共同研發出利用“太赫茲波”的異物檢測裝置。太赫茲波是屬于電波和光之間的特殊電磁波，因其特性可檢測出Ｘ光線和金屬探測器不能檢測到的蟲子等異物。

研究組首先運用光通信領域技術，實現了太赫茲波發生裝置的小型化，以此制造出了利用太赫茲波的小型檢測裝置（高約180cm、寬和高約100cm）。

檢測巧克力中混入的蒼蠅等異物時，近紅外線探測器的檢測深度僅為5cm左右，而太赫茲波探測深度約為15cm。蒼蠅等蟲子異物其特性更接近于食品，難以使用檢測金屬片的Ｘ光線檢測。

該研究組計劃明年開始對該檢測裝置進行實地驗證，2020年以后出售商品。

相關參考：

太赫茲波是指頻率范圍在0.1THz~10THz之間的電磁波。近些年來，隨著太赫波源和太赫茲波探測取得的一系列進展，使太赫茲在物體成像、環境監測、醫療診斷、射電天文、寬帶移動通訊等方面具有廣闊的應用背景。

太赫茲波的特點

　　（1）高透射性：太赫茲對許多介電材料和非極性物質具有良好的穿透性，可對不透明物 體進行透視成像，是 X 射線成像和超聲波成像技術的有效互補，可用于安檢或質檢過程中的 無損檢測。

　　（2）低能量性：太赫茲光子能量為 4.1meV（毫電子伏特），只是 X 射線光子能量的 108 分之一。太赫茲輻射不會導致光致電離而破壞被檢物質，非常適用于針對人體或其他生物樣 品的活體檢查。進而能方便地提取樣品的折射率和吸收系數等信息。

　　（3） 吸水性：水對太赫茲輻射有極強的吸收性，因為腫瘤組織中水分含量與正常組織明 顯不同，所以可通過分析組織中的水分含量來確定腫瘤的位置。

　　（4） 瞬態性：太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒數量級， 可以方便地對各種材料包括液體、 氣體、半導體、高溫超導體、鐵磁體等進行時間分辨光譜的研究，而且通過取樣測量技術， 能夠有效地抑制背景輻射噪聲的干擾。

　　（5）相干性：太赫茲的相干性源于其相干產生機制。太赫茲相干測量技術能夠直接測 量電場的振幅和相位，從而方便地提取樣品的折射率、吸收系數、消光系數、介電常數等光 學參數。

　　（6）指紋光譜：太赫茲波段包含了豐富的物理和化學信息。大多數極性分子和生物大 分子的振動和轉能級躍遷都處在太赫茲波段，所以根據這些指紋譜，太赫茲光譜成像技術能 夠分辨物體的形貌，分析物體的物理化學性質，為緝毒、 反恐、 排爆等提供相關的理論依據和 探測技術。

太赫茲波的產生

　　（1）通過FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer）使用熱輻射源產生，如汞燈和SiC棒；

　　（2）是通過非線性光混頻產生；

　　（3）是通過電子振蕩輻射產生，如反波管、耿式振蕩器及肖特基二極管產生；

　　（4）是通過氣體激光器、半導體激光器、自由電子激光器等THz激光器直接產生。目前產生THz脈沖常用的方法有光導天線法、光整流法、THz參量振蕩器法、空氣等離子體法等，其中空氣等離子體能產生相對較高強度的THz波而備受關注，此外，還可以用半導體表面產生THz波。

太赫茲波的研究現狀

　　太赫茲波現象其實早已為人們所發現，然而早期因缺乏有效的太赫茲波產生和探測技術，使得相關研究進展極其緩慢。進入20世紀80年代后，激光技術的迅速發展為研究有效太赫茲波的產生和探測技術孕育了基礎。據文獻報道，1983年D.H.Anston首次利用光學技術，通過超短激光脈沖激發光電導天線產生了相干脈沖寬帶THz輻射。鑒于D.H.Auston做出的巨大貢獻，光導天線后來常被稱為“Auston switeh”。緊接著，D.Grischkowsky和D.H.Auston等又開發出了基于超短激光脈沖激發光電導天線的THz時域光譜探測技術。這種基于基于超短激光脈沖激發光電導天線的太赫茲波產生和探測技術至今仍然是實驗設備應用的主流。1990-1992年，X.C.zhang和D.H.Auston等又提出了原理上完全不同的太赫茲波產生與探測方法一基于瞬態電光取樣及其逆過程的THz產生與探測技術。

　　至此，太赫茲波的產生與探測技術雖然還不成熟，但已經能夠用于相關儀器的制造與生產，為科研人員研究太赫茲波與物質相互作用提供了必備的實驗手段。太赫茲科學和技術有極大的應用潛力，但目前還受太赫茲輻射源的限制，比如：產生的太赫茲輻射強度不高、帶寬不夠寬、能量轉化效率低等因素，所以太赫茲領域的發展還需更大的努力。

太赫茲波的發展前景

編輯：foodnews