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原文传递一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法

专利名称：	一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法
摘要：	本发明公开了一种基于太赫兹波的成像系统及扫描方法，系统包括太赫兹波发射模块、第一直线步进电机、第一旋转步进电机、样品台、第二直线步进电机、第二旋转步进电机、U型支架、太赫兹波探测模块以及数据采集模块，通过太赫兹波发射模块发射的太赫兹波，利用步进电机移动样品并采集样品位于各个位置和角度的信号，将光强信号转变为光电流信号并收集保存到数据采集模块中，最终得到样品的透射图像或正弦图。基于此系统提出了二维太赫兹透射式成像系统的扫描方法、基于二维Radon变换的太赫兹层析成像系统的扫描方法以及基于三维Radon变换的太赫兹层析成像系统的扫描方法，这种集成化设计有效降低了成像系统的制作成本，减少了成像系统的占用空间。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	牛丽婷;刘劲松;许润生;王可嘉;杨振刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910332911.7
公开号：	CN110057786A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	曹葆青;李智
分类号：	G01N21/59(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种基于太赫兹波的成像系统，其特征在于，包括：太赫兹波发射模块、第一直线步进电机、第一旋转步进电机、样品台、第二直线步进电机、第二旋转步进电机、U型支架、太赫兹波探测模块以及数据采集模块；所述U型支架固定在所述第一旋转步进电机上，所述第一旋转步进电机固定在所述第一直线步进电机上，所述太赫兹波发射模块和所述太赫兹波探测模块分别固定在所述U型支架的两侧，所述样品台固定在所述第二旋转步进电机上，所述第二旋转步进电机固定在所述第二直线步进电机上，所述数据采集模块与所述太赫兹波探测模块相连；所述太赫兹波发射模块用于发射太赫兹波，所述太赫兹波探测模块用于将收集到的光强信号转变为光电流信号，所述数据采集模块用于控制步进电机，采集并保存太赫兹波探测模块收到的光电流信号。 2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太赫兹发射模块包括太赫兹波发射源、第一光学元件、第二光学元件和第一笼式单元；所述太赫兹波发射源、所述第一光学元件、所述第二光学元件依次放置于所述第一笼式单元。 3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太赫兹探测模块包括太赫兹波探测器、第三光学元件、第四光学元件和第二笼式单元；所述第三光学元件、所述第四光学元件和所述太赫兹波探测器依次放置于所述第二笼式单元。 4.如权利要求2和3所述的系统，其特征在于，所述第一光学元件和第四光学元件为平凸透镜、双凸透镜、衍射元件、电浆子波导、超颖表面、超材料透镜或者离轴抛物面镜。 5.如权利要求2和3所述的系统，其特征在于，所述第二光学元件和第三光学元件为平凸透镜、双凸透镜、锥透镜、柱透镜、衍射元件、电浆子波导、超颖表面、超材料透镜或者离轴抛物面镜。 6.如权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，所述第一光学元件的后焦平面、所述第二光学元件的后焦平面、所述第三光学元件的前焦平面、所述第四光学元件的前焦平面和所述样品台的中心位于同一个xz平面上；所述U型支架的旋转中心位于所述第一旋转步进电机的中心轴上；所述样品台的中心位于所述第二旋转步进电机的中心轴上。 7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括数据采集单元和控制单元，所述数据采集单元用于将接收到的光电流信号转变为电压信号并对电压信号进行放大和降噪处理；所述控制单元用于通过步进电机控制器控制第一直线步进电机、第一旋转步进电机、第二直线步进电机和第二旋转步进电机运行，同时从所述数据采集单元采集数据。 8.一种基于权利要求1～7任一项所述的二维太赫兹透射式成像系统的扫描方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)连续太赫兹波束经过准直聚焦后入射到样品上，透射的波束再次经过准直聚焦，探测得到样品一个采样点的透射光强； (2)将所述透射光强转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大和降噪处理； (3)通过步进电机控制器驱动2个直线步进电机分别沿x轴方向和y轴方向平移，y轴每下降一个高度，在x轴方向进行一条直线的扫描，重复步骤(1)至(2)，直到将样品的采样点全部扫描完毕，得到样品透射图像。 9.一种基于权利要求1～7任一项所述的二维Radon变换太赫兹层析成像系统的扫描方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)连续太赫兹波束经过准直聚焦后入射到样品上，透射的波束再次经过准直聚焦，探测得到样品一个采样点的透射光强； (2)将所述透射光强转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大和降噪处理； (3)通过步进电机控制器驱动第二旋转步进电机和第二直线步进电机，使样品绕y轴旋转，并且沿x轴方向和y轴方向平移，重复步骤(1)至(2)，直到将样品的采样点全部扫描完毕，得到样品正弦图。 10.一种基于权利要求1～7任一项所述的三维Radon变换太赫兹层析成像系统的扫描方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)连续太赫兹波束经过准直聚焦后入射到样品上，透射的波束再次经过准直聚焦，探测得到样品一个采样点的透射光强； (2)将所述透射光强转换为电压信号，并对所述电压信号进行放大和降噪处理； (3)通过步进电机控制器驱动第二直线步进电机运动，使样品沿x轴方向平移直至太赫兹波束遍历该截面所有样品点，重复步骤(1)至(2)，并将所有电压值求和； (4)通过步进电机控制器驱动第一直线步进电机沿y轴方向移动，并重复步骤(3)，直到太赫兹波束沿y轴方向遍历样品； (5)通过步进电机控制器驱动第二旋转步进电机使样品绕y轴旋转，重复步骤(4)，直到样品旋转360°停止； (6)通过步进电机控制器驱动第一旋转步进电机，使波束绕z轴旋转，重复步骤(5)，直到旋转至预设角度后停止，得到样品正弦图。
所属类别：	发明专利