燃料箱泡沫板的连续太赫兹波成像

【作者】 周燕； 牧凯军； 张艳东； 张岩； 张存林；

【机构】 首都师范大学物理系；

【摘要】 本文主要利用0．2太赫兹(terahertz,简称THz)连续波(continuous-wave,简称CW)成像系统对有4个人工预埋缺陷的燃料箱泡沫板进行成像,并分析实验结果,从而说明连续太赫兹波成像的实用价值。此套系统的主要组成部分是THz单元,它利用耿氏振荡器做源,无偏置肖特基二极管做探测器, 采取反射式成像结构,空间分辨率为2．6mm,焦距为180mm,工作频率为0．2THz,输出功率为10mW。与脉冲成像系统相比,此系统因为省去了泵浦一探测成像装置,大大减小了光学复杂性,同时也无需时间延迟扫描,成像速度得到了大幅度提升,所以具有小型,简单,快速和相对低廉的特点。在成像的过程中,样品尽量放在THz单元的焦点处,正入射光聚焦后,再被样品表面或金属底板反射回强度信息, 通过计算机控制平移台,实现对样品逐点探测成像。从图 3中,可以明显区分缺陷和背景,四个缺陷的具体位置,大致形状和大小也可全部分辨出。背景中的条纹为干涉条纹,主要是由入射到样品的光束和从铝制底板反射回的光束干涉引起的,由于底板不是完全平整和光束难以完全正入射,条纹很难消除。同时图3中缺陷有明显的明暗交替变化,这是因为只粘住了金属箔的四周,中间部分有空气,使金属箔发生了褶皱凸起(如图2)。边缘部分和褶皱处发生散射导致了反射回探测器中的能量相对低(黑暗区域)。若金属箔与铝制底板粘合完好,就可以消除由褶皱引起的黑暗区域,如图3中左下角的那处缺陷。实验结果表明CWTHz成像技术主要由于边缘散射效应, 可以根据反射回的不同强度信息来进行逐点成像,辨识样品的形状特征和内部结构。在不需要提供样品的光谱信息下,它在材料无损检测和质量监测领域中具有广阔的应用前景,有很大潜力成为一种新型的检测技术。更多还原