太赫茲，是電磁波家族中最神秘的成員，直到19世紀末才被命名，是人類迄今為止了解較少、開發較少的一個電磁波段。這麼晚才被命名和開發，不是因為太赫茲不優秀不配擁有姓名，而是因為它太特別了——夾在微波和紅外線兩大電磁波之間，既不完全適合用微波理論來處理，也不完全適合用紅外理論來研究。
隨著人類科學技術的進步，尤其是微加工、納米技術的發展，近20年來，制約太赫茲技術發展的瓶頸相繼被突破。於是，太赫茲技術得以橫空出世。
科幻電影中的「穿牆制敵術」能夠實現嗎？
太赫茲對於大眾安全有何幫助？
國際太赫茲研究進展如何？
梁洪燦，中國電子科技集團公司第五十一研究所、高級工程師
今年因為新型冠狀病毒的影響，大家進出小區、去公共場所都需要測量體溫，現在大多數的體溫測量都採用接觸式技術，而採用非接觸方式來測溫的技術，就和我今天講的主題相關。
電磁波家族的
神秘成員：太赫茲
太赫茲，電磁波家族的神秘成員，我們雖然感受不到，但是電磁波在日常生活中無處不在，手機、通信衛星、導航、遙控定位、微波爐、電磁爐、工業醫療器械等都有電磁波的存在。
太赫茲大家很少聽說過，但事實上，在國土安全、反恐、緝毒等方面，太赫茲的應用必不可少。
太赫茲在電磁波中所處的位置
電磁波按波長由大到小可分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線，而太赫茲在無線電波和光波之間，再具體點就處在毫米波和紅外線之間。
為什麼說太赫茲神秘？因為電磁波譜中存在太赫茲空白，太赫茲頻段兩側的紅外和微波技術已經非常成熟，但是太赫茲技術既不能完全用紅外理論來處理，更不能完全用微波技術來研究。
太赫茲是屬於極為重要的交叉前沿領域，在很多方面都有非常有利的用途。太赫茲技術是新一代IT產業通信技術的基礎，並且在國家安全和反恐戰爭中至關重要。
太赫茲與普通人
有什麼關係？
那麼太赫茲與我們普通人又有什麼關係？最重要的一點就是安全。我們知道毒品的危害很大，對一個家庭來說，一人吸毒，全家遭殃。吸毒者在自我毀滅的同時也嚴重傷害了自己的家庭，也給社會帶來了不安定因素。
研究發現，毒品里的海洛因、搖頭丸在太赫茲頻段內有特定的吸收光譜曲線，這樣的話，太赫茲輻射有可能成為一種新的公共安全監控技術，可以對一些要害場所進行安全監控，幫助公安把販毒分子繩之以法。
機場安檢可以通過太赫茲安檢儀對人體清晰成像，包括攜帶的物品，比如槍等危險品。
包裹檢測中顯現的非金屬刀具
除了金屬物品，在塑料兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸彈和人體炸彈的檢測和識別上，太赫茲都有獨特優勢。例如大家看到的圖片中的包裹檢測，通過太赫茲成像，可以清晰地看到包裹內的非金屬刀具。
電影中經常可以看到主角隔著牆或者門解決掉裡面的敵人，在現實生活中有可能實現嗎？事實上，我們利用太赫茲是可以做到的。恐怖分子挾制人質，我們可以用太赫茲收發器將人質、恐怖分子和他的武器成像，來確定他們的位置，為警察營救提供強有力的技術支撐。
太赫茲具有近距離的穿牆特性
太赫茲具有近距離的穿牆術，鑄就反恐作戰新利器。似乎在傳統威脅面前，高新技術也無能為力。事實真是如此嗎？
太赫茲的穿牆透視能力或許能夠扭轉這種被動局面。太赫茲的頻率很高、波長很短，且在濃煙、沙塵環境中傳輸損耗很小，可以穿透牆體對房屋內部進行掃描，是複雜環境中成像的理想技術。
未來城市及反恐作戰中，藉助太赫茲特有的「穿牆術」，可以對牆後物體進行三維立體成像，探測隱蔽的武器偽裝、埋伏的武裝人員、顯示沙塵和煙霧中的坦克、火炮等裝備，進而撥開戰場的迷霧。
除此之外，太赫茲的技術可以用來研究宇宙的起源和演化、太空飛行器材的無損檢測、地球環境監測，根據大氣太赫茲微量分子的變化，觀測全球氣候變暖等一系列研究和應用。
除了安全和科學研究，太赫茲在生物醫藥、生物醫學成像方面也有廣泛的用途。太赫茲技術可應用於醫藥生產的監控以及蛋白質等生物大分子的無標識識別，通過太赫茲醫學成像，能夠對病變細胞進行識別及早期診斷，同時可以預防和診斷皮膚癌、乳腺癌等。
含瘤肝樣品的光學圖像與太赫茲成像
同時，這是一種非常安全的醫學成像，因為太赫茲光子能量小，不會引起生物組織的光離化。從含瘤肝樣品的光學圖像與太赫茲成像圖片對比，可以看出，太赫茲成像可以更清晰地看到健康組織、轉移瘤等。
在通信領域，太赫茲可以應用在衛星間星際通信、同溫層內空對空通信、遠程地面無線區域網和遠程安全大氣通信。
太赫茲通信具有帶寬寬、天線小、定向性好、安全性高、散射小的特點，它的頻段比現有的微波通信要高出一到四個數量級，這就意味著它可以承載更大的信息量，輕鬆解決目前信息傳輸受制於帶寬的問題，滿足大數據傳輸速率的通信要求。
太赫茲波束更窄，具有極高的方向性、更好的保密性、較強抗干擾和雲霧及偽裝物穿透能力，可以在大風、沙塵以及濃煙等惡劣的戰場環境下，以極高的帶寬進行定向、高保密的軍事通信。
改變未來世界的
十大技術之一
那麼目前太赫茲的相關研究進展又如何？在國際上已有100多個研究組從事有關太赫茲相關領域的研究，包括美國國家基金會、美國國家航天局、美國國防部和美國國家衛生協會，也包含日本、澳大利亞等國家。
太赫茲技術被美國評為「改變未來世界的十大技術之一」。美國的政府機構、國家實驗室和相關企業都把太赫茲技術列為國防重點科學，標誌性成果是機載雷達。歐洲各大公司及國家機構也開展了太赫茲技術的相關研究，標誌性的成果是太赫茲遠距離檢測系統。
國內太赫茲研究主要分三部分，太赫茲產生源、太赫茲探測和太赫茲應用。
2014年5月, 中國成功將被動太赫茲成像技術運用於人體安檢領域，一舉突破歐美先進國家的技術制約，研製並發布了國內第一台太赫茲人體安檢儀。
2018年11月, 首屆中國國際進口博覽會多個入口處部署了具有國際領先水平的太赫茲人體安檢儀，實現了無輻射、非接觸、不停留的新型安檢模式。
2018年8月，天津大學太赫茲研究中心在「基於超表面的全息成像技術」上取得突破，實現反射式手性全息成像，該技術達到世界領先水平。
隨著太赫茲技術的發展，它在雷達遙感、國土安全與反恐、大氣與環境監測、生命科學、材料科學、天文學、生物信息提取及醫學診斷等多個重要領域具有獨特的優勢和巨大的應用前景。
讓我們期待太赫茲技術神秘的面紗被慢慢揭開。
智力支持：共青團上海科學技術工作委員會
（本文未經造就授權，禁止轉載。）
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/0Qx3E3MBnkjnB-0zvyqP.html