作為一種新型的遠(yuǎn)紅外探測(cè)方法，太赫茲(THz)成像技術(shù)近年來得到了廣泛的關(guān)注。由于太赫茲輻射具有非電離輻射能量低、光譜信息寬等獨(dú)特的性質(zhì)，這種成像技術(shù)在許多基礎(chǔ)研究和工業(yè)領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。然而，由于太赫茲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，其成像分辨率一直受到限制。
光學(xué)近場(chǎng)技術(shù)的引入可以極大地提高分辨率，但需要太赫茲波源或探測(cè)器盡可能接近樣品。對(duì)于生物醫(yī)學(xué)傳感和化學(xué)檢測(cè)中的軟材料或液體材料，傳統(tǒng)的太赫茲近場(chǎng)技術(shù)容易損壞樣品，使太赫茲源或探測(cè)器受到污染。因此，在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中使用太赫茲近場(chǎng)顯微鏡仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
基于空氣等離子體動(dòng)態(tài)孔徑的太赫茲近場(chǎng)顯微鏡原理圖 | XIN-KE WANG, JIA-SHENG YE, WEN-FENG SUN, PENG HAN, LEI HOU, AND YAN ZHANG
在《光：科學(xué)與應(yīng)用》(Light: Science & Applications)雜志上發(fā)表的一新論文中，來自北京超材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、太赫茲光電子學(xué)部教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、首都師范大學(xué)物理系的王新柯教授和張巖教授帶領(lǐng)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種新型的太赫茲近場(chǎng)顯微鏡，可以在設(shè)備不接近樣品的情況下實(shí)現(xiàn)太赫茲亞波長(zhǎng)成像。
在這種太赫茲近場(chǎng)技術(shù)中，兩個(gè)重疊的空氣等離子體形成一種十字燈絲，以此打開一個(gè)動(dòng)態(tài)孔徑來調(diào)制樣品表面太赫茲光束的強(qiáng)度。當(dāng)十字燈絲離樣品表面足夠近時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)分辨率達(dá)到幾十微米的太赫茲成像。這種技術(shù)有效地消除了傳統(tǒng)太赫茲近場(chǎng)成像中樣品選擇的局限性，最大限度地減小了對(duì)樣品的損傷。
為了檢驗(yàn)該技術(shù)的性能，團(tuán)隊(duì)測(cè)量了四種材料的太赫茲亞波長(zhǎng)圖像，包括金屬分辨率測(cè)試圖、半導(dǎo)體芯片、塑料模型和油漬。此外，如果包裝對(duì)太赫茲和可見光是透明的，該技術(shù)原則上也適用于封裝樣品。因此可以預(yù)期，此次報(bào)道的方法將極大地拓寬太赫茲近場(chǎng)顯微鏡的應(yīng)用，例如生物醫(yī)學(xué)傳感和化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)紅外探測(cè) 太赫茲成像技術(shù) 太赫茲輻射 非電離輻射
