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基于Fabry-Pérot腔的太赫兹频域光谱物质检测研究
1
作者
武煜博
陈康龙
阮存军
《微波学报》
CSCD
北大核心
2024年第S1期178-181,共4页
传统的气体检测方法主要有非光学检测法与光学法。非光学检测法发展相对成熟却具有使用寿命有限与时间漂移等问题,光学法主要通过对气体物质的介电常数或吸收谱进行测量来实现气体的分类检测,然而,由于光路长度或气体量的限制,光学法在...
传统的气体检测方法主要有非光学检测法与光学法。非光学检测法发展相对成熟却具有使用寿命有限与时间漂移等问题,光学法主要通过对气体物质的介电常数或吸收谱进行测量来实现气体的分类检测,然而,由于光路长度或气体量的限制,光学法在许多环境下具有一定的操作难度。本文设计了一种通过太赫兹频域光谱系统(THz-FDS),基于Fabry-Pérot腔的气体检测装置。通过调节腔体长度使腔体的中心谐振频率与气体的特征吸收峰耦合,可有效增强气体的吸收峰。使用这一方法,我们成功得到了水蒸气560GHz吸收峰的增强效果,并探究了湿度与模数对系统作用的影响。进一步的实验中我们将实验对象扩展至固体,得到了L-酪氨酸的吸收峰增强效果。该方法具有良好的物质适用性与检测识别能力,可在如有毒有害气体、温室气体、爆炸物的检测等领域发挥作用。
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关键词
太赫兹频域光谱
系统
Fabry-Pérot腔
光学气体检测法
透射式系统
吸收
光谱
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职称材料
基于连续波太赫兹频域光谱系统的样品折射率测定方法
被引量：
1
2
作者
张天尧
李博扬
+4 位作者
李星玥
李迎
吴先毫
赵小燕
张朝晖
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期495-502,共8页
经过二十年的发展,太赫兹光谱技术已经在生物医疗、工业质检、国防安全、新材料研发等多个领域证明了其强大的应用潜力,然而传统太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对飞秒激光器的依赖,严重限制了太赫兹技术在实际工业领域中的应用,近年来,以...
经过二十年的发展,太赫兹光谱技术已经在生物医疗、工业质检、国防安全、新材料研发等多个领域证明了其强大的应用潜力,然而传统太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对飞秒激光器的依赖,严重限制了太赫兹技术在实际工业领域中的应用,近年来,以商业成熟的中红外激光混频作为产生与探测机制的太赫兹频域光谱技术(THz-FDS),凭借其高集成度、低成本以及高分辨率等适用于实际应用的特点得到了广泛的研究关注。但是,作为新型光谱技术,THz-FDS的数据处理算法与传统THz-TDS相比仍处于起步阶段,此前所开展的物质表征研究大多局限于信号幅值的利用,而其相干探测机制所蕴含的太赫兹波相位信息并未得到充分挖掘,与相位信息紧密相关的样品折射率、介电常数、极化率等关键参数因此无法准确获取。从THz-FDS的相干探测原理出发,结合实测数据,详细阐述了太赫兹波相位信息与THz-FDS原始光电流数据周期振荡之间的联系,建立了由原始光电流数据振荡周期求取样品折射率的理论模型。在此基础上,指出了传统零频基点求取折射率方法在低频段表现欠佳的原因,提出了所改进的双基点折射率求取算法。为了验证所提出的折射率测定方法的可靠性,选取了在太赫兹波段应用广泛的聚合物聚四氟乙烯作为表征对象,制备了厚度不同的多个样片,对所有样品测定折射率的结果为1.456±0.006,不同样片间折射率的测量不确定度仅为0.5%,且平均值与前期报道值吻合,充分验证了该方法复现性。此外,选取其中一枚样片考察了实验参数设置变化对折射率测定结果的影响,使用THz-FDS多种积分时间和采样步长的设置组合采集原始光电流数据,结果显示实验参数设置对折射率测定结果没有显著影响,验证了算法的鲁棒性。提出的折射率测定方法丰富了太赫兹频域光谱系统的表征参数,结合频域光谱系统相比传统时域光谱系统在工业应用方面的优势,该方法对太赫兹光谱技术的实际应用发展具有重要意义。
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关键词
太
赫兹
折射率谱
太赫兹频域光谱
技术
相位信息
相干探测机制
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职称材料
电气设备复合绝缘结构的太赫兹无损检测综述
被引量：
5
3
作者
李帅兵
李天耕
+2 位作者
淡嘉豪
康永强
董海鹰
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期194-209,共16页
在电气设备复合绝缘结构检测方面,基于声、光、电、磁等物理量、化学组分和微观特征的检测方法得到广泛应用,但难以实现无损可视化表征。相比之下,太赫兹检测技术利用太赫兹波的光学和电磁学特性可以有效反演出被测物的结构特征和介电特...
在电气设备复合绝缘结构检测方面,基于声、光、电、磁等物理量、化学组分和微观特征的检测方法得到广泛应用,但难以实现无损可视化表征。相比之下,太赫兹检测技术利用太赫兹波的光学和电磁学特性可以有效反演出被测物的结构特征和介电特性,较传统检测方法具有无损可在线测量的明显优势。为此,该文总结了当前太赫兹无损检测技术在电气设备复合绝缘结构检测方面的研究现状。首先,系统介绍了太赫兹检测方法的原理及系统,并与传统检测手段进行了比较;其次,重点总结了太赫兹时域和频域光谱及其成像技术在复合绝缘材料老化和缺陷检测中的实际应用,包括缺陷的识别和定位、组分鉴定及老化状态评估等;最后,对太赫兹无损检测技术在该领域的发展前景进行了展望。希冀该综述可帮助相关研究人员快速了解太赫兹无损检测技术在电气设备状态诊断方面的研究和应用情况,并对同类问题提供解决思路。
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关键词
电气设备
复合绝缘结构
太
赫兹
无损检测
太
赫兹
时域
光谱
太赫兹频域光谱
太
赫兹
成像
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职称材料
题名
基于Fabry-Pérot腔的太赫兹频域光谱物质检测研究
1
作者
武煜博
陈康龙
阮存军
机构
北京航空航天大学电子信息工程学院
北京航空航天大学微波感知与安防北京市重点实验室
出处
《微波学报》
CSCD
北大核心
2024年第S1期178-181,共4页
文摘
传统的气体检测方法主要有非光学检测法与光学法。非光学检测法发展相对成熟却具有使用寿命有限与时间漂移等问题,光学法主要通过对气体物质的介电常数或吸收谱进行测量来实现气体的分类检测,然而,由于光路长度或气体量的限制,光学法在许多环境下具有一定的操作难度。本文设计了一种通过太赫兹频域光谱系统(THz-FDS),基于Fabry-Pérot腔的气体检测装置。通过调节腔体长度使腔体的中心谐振频率与气体的特征吸收峰耦合,可有效增强气体的吸收峰。使用这一方法,我们成功得到了水蒸气560GHz吸收峰的增强效果,并探究了湿度与模数对系统作用的影响。进一步的实验中我们将实验对象扩展至固体,得到了L-酪氨酸的吸收峰增强效果。该方法具有良好的物质适用性与检测识别能力,可在如有毒有害气体、温室气体、爆炸物的检测等领域发挥作用。
关键词
太赫兹频域光谱
系统
Fabry-Pérot腔
光学气体检测法
透射式系统
吸收
光谱
Keywords
terahertz frequency-domain spectroscopy system
Fabry-Pérot cavity
optical gas detection method
transmissive system
absorption spectroscopy
分类号
O659 [理学—分析化学]
O441.4 [理学—电磁学]
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职称材料
题名
基于连续波太赫兹频域光谱系统的样品折射率测定方法
被引量：
1
2
作者
张天尧
李博扬
李星玥
李迎
吴先毫
赵小燕
张朝晖
机构
北京科技大学自动化学院
北京科技大学材料科学与工程学院材料物理系
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期495-502,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFA0718901)
国家自然科学基金项目(62005014)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(FRF-TP-20-015A1)资助。
文摘
经过二十年的发展,太赫兹光谱技术已经在生物医疗、工业质检、国防安全、新材料研发等多个领域证明了其强大的应用潜力,然而传统太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对飞秒激光器的依赖,严重限制了太赫兹技术在实际工业领域中的应用,近年来,以商业成熟的中红外激光混频作为产生与探测机制的太赫兹频域光谱技术(THz-FDS),凭借其高集成度、低成本以及高分辨率等适用于实际应用的特点得到了广泛的研究关注。但是,作为新型光谱技术,THz-FDS的数据处理算法与传统THz-TDS相比仍处于起步阶段,此前所开展的物质表征研究大多局限于信号幅值的利用,而其相干探测机制所蕴含的太赫兹波相位信息并未得到充分挖掘,与相位信息紧密相关的样品折射率、介电常数、极化率等关键参数因此无法准确获取。从THz-FDS的相干探测原理出发,结合实测数据,详细阐述了太赫兹波相位信息与THz-FDS原始光电流数据周期振荡之间的联系,建立了由原始光电流数据振荡周期求取样品折射率的理论模型。在此基础上,指出了传统零频基点求取折射率方法在低频段表现欠佳的原因,提出了所改进的双基点折射率求取算法。为了验证所提出的折射率测定方法的可靠性,选取了在太赫兹波段应用广泛的聚合物聚四氟乙烯作为表征对象,制备了厚度不同的多个样片,对所有样品测定折射率的结果为1.456±0.006,不同样片间折射率的测量不确定度仅为0.5%,且平均值与前期报道值吻合,充分验证了该方法复现性。此外,选取其中一枚样片考察了实验参数设置变化对折射率测定结果的影响,使用THz-FDS多种积分时间和采样步长的设置组合采集原始光电流数据,结果显示实验参数设置对折射率测定结果没有显著影响,验证了算法的鲁棒性。提出的折射率测定方法丰富了太赫兹频域光谱系统的表征参数,结合频域光谱系统相比传统时域光谱系统在工业应用方面的优势,该方法对太赫兹光谱技术的实际应用发展具有重要意义。
关键词
太
赫兹
折射率谱
太赫兹频域光谱
技术
相位信息
相干探测机制
Keywords
Refractive index
Terahertz frequency-domain spectroscopy
Phase information
Coherent detection mechanism
分类号
O657.61 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
电气设备复合绝缘结构的太赫兹无损检测综述
被引量：
5
3
作者
李帅兵
李天耕
淡嘉豪
康永强
董海鹰
机构
兰州交通大学新能源与动力工程学院
出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期194-209,共16页
基金
国家自然科学基金(52167018)。
文摘
在电气设备复合绝缘结构检测方面,基于声、光、电、磁等物理量、化学组分和微观特征的检测方法得到广泛应用,但难以实现无损可视化表征。相比之下,太赫兹检测技术利用太赫兹波的光学和电磁学特性可以有效反演出被测物的结构特征和介电特性,较传统检测方法具有无损可在线测量的明显优势。为此,该文总结了当前太赫兹无损检测技术在电气设备复合绝缘结构检测方面的研究现状。首先,系统介绍了太赫兹检测方法的原理及系统,并与传统检测手段进行了比较;其次,重点总结了太赫兹时域和频域光谱及其成像技术在复合绝缘材料老化和缺陷检测中的实际应用,包括缺陷的识别和定位、组分鉴定及老化状态评估等;最后,对太赫兹无损检测技术在该领域的发展前景进行了展望。希冀该综述可帮助相关研究人员快速了解太赫兹无损检测技术在电气设备状态诊断方面的研究和应用情况,并对同类问题提供解决思路。
关键词
电气设备
复合绝缘结构
太
赫兹
无损检测
太
赫兹
时域
光谱
太赫兹频域光谱
太
赫兹
成像
Keywords
electrical equipment
composite insulation structure
terahertz
non-destructive detection
terahertz time-domain spectroscopy
terahertz frequency domain spectroscopy
terahertz imaging
分类号
TM855 [电气工程—高电压与绝缘技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Fabry-Pérot腔的太赫兹频域光谱物质检测研究
武煜博
陈康龙
阮存军
《微波学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
基于连续波太赫兹频域光谱系统的样品折射率测定方法
张天尧
李博扬
李星玥
李迎
吴先毫
赵小燕
张朝晖
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
3
电气设备复合绝缘结构的太赫兹无损检测综述
李帅兵
李天耕
淡嘉豪
康永强
董海鹰
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
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