太赫兹共焦显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种太赫兹共焦显微成像系统，包括光源模块；数据采集模块；数据处理与图像还原模块；载物台模块，用于承载一待成像物体并其进行旋转和平移，以及将该待成像物体的旋转平移二维信息发送至数据处理与图像还原模块；光路传输模块，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；空间滤波模块，包括分别设于所述两个焦点处的针孔。本实用新型专利技术的成像系统避免了分束片的使用，减少了能量损耗，提高了成像信噪比，可以实现对隐匿物体的快速成像；此外，采用亚毫米针孔对太赫兹光束进行空间滤波，提高了成像的横向及纵向分辨率，最终可以得到物体的切片图像。

Terahertz confocal microscopic imaging system

The utility model provides a terahertz confocal microscopic imaging system, which comprises a light source module, a data acquisition module, a data processing and image restoration module, a carrier platform module for carrying an object to be imaged, rotating and translating it, and transmitting the two-dimensional information of the rotating and translating of the object to be imaged to a data processing and image restoration module; and an optical path transmission module for transmitting the two-dimensional information of the object to be imaged. The terahertz beam is transmitted along an optical path to the data acquisition module, which has two focal points and the optical path passes through the object to be imaged; and the spatial filtering module includes pinholes located at the two focal points respectively. The imaging system of the utility model avoids the use of beam splitters, reduces the energy loss, improves the imaging signal-to-noise ratio, and realizes fast imaging of hidden objects. In addition, the terahertz beam is spatially filtered by a submillimeter pinhole, which improves the lateral and longitudinal resolution of the imaging, and finally obtains the slice image of the object.

【技术实现步骤摘要】
太赫兹共焦显微成像系统
本技术属于太赫兹应用
，特别是涉及一种太赫兹共焦显微成像系统。
技术介绍
THz(太赫兹)成像是THz技术的重要应用方向之一，1995年，B.B.Hu和M.C.Nuss利用THz时域光谱系统实现了对新鲜树叶和集成电路的扫描成像，该工作被视为THz成像领域的里程碑，直观而清晰的透射扫描图像证明了THz波在成像领域的巨大潜力。特别的，由红外量子级联激光器(Quantumcascadelaser,QCL)发展而来的THzQCL在成像方面的潜力也引起了广泛的关注，器件具备输出功率高，单频性好和体积小易集成等特点，作为THz源被各种成像技术及系统所采用。THz波介于毫米波和红外光之间，与毫米波或微波成像相比，THz波成像可以获得更高的分辨率，因为THz波具有更短的波长；与红外相比，THz波可以穿透很多红外无法透过的材料，如纸张，塑料，陶瓷和半导体等，完成对隐藏目标物体的成像；与在医学成像和安检成像等领域广泛应用的X射线相比，THz波具有更低的能量(1THz～4meV)，可以弥补X射线容易对人体造成辐射损伤这一明显缺点，同时对低密度物质成像的对比度又要优于X射线，基于上述优点，THz成像应用领域主要涉及隐蔽目标探测，安检成像，无损检测和癌变生物组织识别。THz成像的发展趋势是研制更加实用化的THz成像探测设备，不断向着实时性、高分辨、远距离和便携式等方向发展。采用的技术手段主要包括：优化扫描方式、合成孔径技术和阵列接收技术等。在新型THz成像技术方面，基于THz量子级联激光器的成像技术是未来THz成像领域一个重要的发展方向之一。目前，太赫兹成像系统大多会在探测器与传输光路之间设置分束片，使得进入探测器的太赫兹光束先经过分束片反射，由此极大降低了入射信号的强度，导致了信号具有较大的干扰，并且入射信号的收集效率也急剧下降。由于受到衍射极限的限制，远场太赫兹成像的分辨率一般均在亚毫米量级，导致太赫兹成像系统无法满足显微成像功能，在许多显微成像领域无法体现太赫兹成像的优越特性，并且系统轴向的分辨率也无法满足三维切片成像的要求。并且许多现用系统在扫描方式上采用的是步进式扫描方式，扫描速度慢，成像时间长。鉴于此，有必要设计一种新的快速的太赫兹共焦显微成像系统用以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种太赫兹共焦显微成像系统，以解决现有的成像系统中图像分辨率低，无法实现三维切片成像以及成像速度慢的问题。为了实现上述目的，本技术提供一种太赫兹共焦显微成像系统，包括一光源模块，用于发射太赫兹光束；数据采集模块，用于接收所述太赫兹光束并将其转换为电信号；数据处理与图像还原模块，用于接收数据采集模块的电信号并成像；一载物台模块，用于承载一待成像物体并受所述数据处理与图像还原模块控制对其进行旋转和平移，以及将该待成像物体的旋转平移二维信息发送至所述数据处理与图像还原模块；一光路传输模块，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；以及一空间滤波模块，包括分别设于所述两个焦点处的针孔。所述旋转平移台和所述待成像物体之间设有升降台。所述驱动器包括与所述基台连接的两个电机以及分别与这两个电机连接的采集器。所述光路传输模块包括沿光路的走向依次排布的第一离轴拋面镜、第二离轴拋面镜、第三离轴拋面镜、第四离轴拋面镜、平面镜、第五离轴拋面镜、第六离轴拋面镜、第七离轴拋面镜以及第八离轴拋面镜；所述两个焦点为第二离轴拋面镜和所述第三离轴拋面镜的共同焦点，以及第六离轴拋面镜和第七离轴拋面镜共同焦点；所述待成像物体设于所述平面镜上并通过该平面镜承载于所述载物台模块上。平面镜水平放置，且第一离轴拋面镜、第二离轴拋面镜、第三离轴拋面镜、第六离轴拋面镜、第七离轴拋面镜以及第八离轴拋面镜的主光轴位于水平面上。所述针孔均为亚毫米尺寸。所述光源模块包括一太赫兹量子级联激光器以及一连接所述太赫兹量子级联激光器的激光器电源；所述数据采集模块包括依次连接的探测器、信号读出及前置放大器、锁相放大器、数据采集卡，所述太赫兹光束传输至所述探测器，所述数据采集卡与所述数据处理与图像还原模块连接；且所述数据处理与图像还原模块为计算机。所述探测器为太赫兹量子阱探测器、Ge:Ga低温探测器、高莱盒、超导低温HEB或辐射热测定器。本技术的太赫兹共焦显微成像系统，具有以下有益效果：1.本技术的太赫兹共焦显微成像系统通过光源模块、载物台模块、光路传输模块及数据采集模块重新设置了太赫兹光束的传输路径，避免了分束片的使用，减小了光的损耗和光束干扰，提高了成像信噪比，可以实现对隐匿物体的快速成像；而且光路传输模块将采用采用立体共焦光路实现反射信号的接收，增大了探测器的收集效率，提高了信号强度及成像效果。2.本技术的太赫兹共焦显微成像系统采用亚毫米针孔对太赫兹光束进行空间滤波，将针孔放置于两个共焦焦点处，可以限制太赫兹光束场的大小，提高了成像的横向及纵向分辨率，最终可以得到物体的切片图像。3.本技术的太赫兹共焦显微成像系统设置带有旋转平移台的载物台模块，通过采用旋转扫描方式，较普通步进式扫描方式，由于旋转和平移是连续进行的，因此极大地缩短了系统成像的时间，且成像系统可以对物体进行连续扫描，在相同扫描路径上可以无限地增加信号的采集量，增加图像的像素点，并提高最终图像的对比度。附图说明图1是根据本技术的一个实施例的太赫兹共焦显微成像系统的系统框图。图2是如图1所示的太赫兹共焦显微成像系统的结构示意图。图3a-3b是根据本技术的一个实施例的太赫兹共焦显微成像系统的待成像物体及其成像结果示意图，其中，图3a显示为待成像物体，图3b显示为成像结果。图4a-4b是根据本技术的另一个实施例的太赫兹共焦显微成像系统的待成像物体及其成像结果示意图，其中，图4a显示为待成像物体，图4b显示为切片成像结果。元件标号说明1光源模块11太赫兹量子级联激光器12电源2载物台模块21载物台单元22驱动器3光路传输模块31第一离轴拋面镜32第二离轴拋面镜33第三离轴拋面镜34第四离轴拋面镜35平面镜36第五离轴拋面镜37第六离轴拋面镜38第七离轴拋面镜39第八离轴拋面镜4数据采集模块41探测器42信号读出及前置放大器43锁相放大器44数据采集卡5数据处理与图像还原模块61第一针孔62第二针孔具体实施方式下面结合附图，给出本技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本技术的功能、特点。如图1所示为根据本技术的一个实施例的太赫兹共焦显微成像系统的原理图，该成像系统包括：一种太赫兹共焦显微成像系统，包括一光源模块1，用于发射太赫兹光束；一载物台模块2，用于承载一待成像物体并其进行旋转和平移，并发送该该待成像物体的旋转平移二维信息；一光路传输模块3，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块4，该光路穿过所述待成像物体；数据采集模块4，用于接收所述太赫兹光束并将其转换为电信号；数据处理与图像还原模块5，用于控制所述载物台模块2对所述待成像物体进行旋转和平移，以及接收由载物台模块2发送的待成像物体的旋转平移二维信息以及数据采集模块4采集的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹共焦显微成像系统，包括一光源模块(1)，用于发射太赫兹光束；数据采集模块(4)，用于接收所述太赫兹光束并将其转换为电信号；以及数据处理与图像还原模块(5)，用于接收数据采集模块(4)的电信号并成像，其特征在于，所述成像系统还包括：一载物台模块(2)，用于承载一待成像物体并受所述数据处理与图像还原模块(5)控制对其进行旋转和平移，以及将该待成像物体的旋转平移二维信息发送至所述数据处理与图像还原模块(5)；一光路传输模块(3)，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块(4)，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；以及一空间滤波模块(6)，包括分别设于所述两个焦点处的针孔(61、62)。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹共焦显微成像系统，包括一光源模块(1)，用于发射太赫兹光束；数据采集模块(4)，用于接收所述太赫兹光束并将其转换为电信号；以及数据处理与图像还原模块(5)，用于接收数据采集模块(4)的电信号并成像，其特征在于，所述成像系统还包括：一载物台模块(2)，用于承载一待成像物体并受所述数据处理与图像还原模块(5)控制对其进行旋转和平移，以及将该待成像物体的旋转平移二维信息发送至所述数据处理与图像还原模块(5)；一光路传输模块(3)，用于将所述太赫兹光束沿一光路传输至所述数据采集模块(4)，该光路上具有两个焦点且该光路穿过所述待成像物体；以及一空间滤波模块(6)，包括分别设于所述两个焦点处的针孔(61、62)。2.根据权利要求1所述的太赫兹共焦显微成像系统，其特征在于，所述载物台模块(2)包括载物台单元(21)，以及与所述载物台单元(21)连接的驱动器(22)；所述载物台单元(21)包括基台、设于所述基台上且用于承载所述待成像物体的旋转平移台。3.根据权利要求2所述的太赫兹共焦显微成像系统，其特征在于，所述旋转平移台和所述待成像物体之间设有升降台。4.根据权利要求2所述的太赫兹共焦显微成像系统，其特征在于，所述驱动器(22)包括与所述基台连接的两个电机以及分别与这两个电机连接的采集器。5.根据权利要求1所述的太赫兹共焦显微成像系统，其特征在于，所述光路传输模块(3)包括沿光路的走向依次排布的第一离轴拋面镜(31)、第二离轴拋面镜(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长，邱付成，谭智勇，曹俊诚，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31