1 云南大学 物理与天文学院 云南省量子信息重点实验室，云南 昆明 650091
2 中国科学院合肥物质科学研究院 固体物理研究所，安徽 合肥 230031
3 深圳网联光仪科技有限公司，广东 深圳 518118
4 重庆启晶科技发展有限公司，重庆 400030
5 深圳技术大学 新材料与新能源学院，广东 深圳 515118
氮掺杂金刚石（N-D）是最重要的碳基电子材料之一，由于氮相关色心的存在，其具有许多有趣而独特的物理特征。文章中研究了等离子体化学气相沉积法生长的N-D样品的太赫兹（THz）磁光特性。应用偏振THz时域光谱（THz TDS）技术，在0~8 T磁场和80 K温度条件下，测量了N-D样品在法拉第几何结构下的THz透射光谱，得到了N-D材料的法拉第旋转角和椭偏率、复横向（或霍尔）磁光电导率以及复左、右旋介电常数随磁场的变化规律。结果表明，N-D材料具有优良的THz磁光法拉第旋光效应，可应用于THz旋光器件。
氮掺杂金刚石 磁光特性 太赫兹时域光谱 nitrogen-doped diamond magneto-optical properties THz TDS
1 天津理工大学机械工程学院, 天津 300384
2 北京农业智能装备技术研究中心, 北京 100097
3 北京市可持续发展科技促进中心, 北京 100101
5 山东省菏泽市巨野县林业局, 山东 菏泽 274000
作为两种常用的喹诺酮类抗生素, 培氟沙星和氟罗沙星残留问题引起人们的高度关注, 研发快速、 高效的检测手段成为一种需求。 采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对鱼粉基质中的培氟沙星、 氟罗沙星进行了研究。 制备培氟沙星、 氟罗沙星、 聚乙烯和鱼粉纯净物质以及培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉17种不同浓度二元混合物的压片样品, 共106个; 对所有压片样品进行太赫兹光谱测量和分析; 利用连续投影算法(SPA)结合支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)建立定性判别模型, 对培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉这两种混合物进行分类判别; 利用特征频率处吸收系数建立偏最小二乘回归(PLSR)、 BPNN、 多元线性回归(MLR)定量预测模型, 分别对两种混合物进行定量预测。 结果表明: 纯净培氟沙星在0.775和0.988 THz存在明显吸收峰, 纯净氟罗沙星在0.919和1.088 THz存在明显吸收峰, 聚乙烯对太赫兹波基本没有吸收, 鱼粉无吸收峰, 两种抗生素与鱼粉混合后的峰值出现在纯净抗生素的吸收峰附近; 在定性判别中, SVM判别结果最佳, 预测集判别准确率、 精确率、 召回率、 F1得分分别为97.06%, 97.22%, 97.06%和97.06%; 定量回归中, SPA-BPNN 模型用于预测培氟沙星-鱼粉结果最佳, 预测集相关系数(Rp)、 预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.984 9和0.009 5, SPA-MLR模型用于预测氟罗沙星-鱼粉结果最佳, Rp和RMSEP分别为0.982 7和0.040 6。 研究表明THz-TDS技术对鱼粉基质中培氟沙星、 氟罗沙星进行定性定量检测是可行的, 为畜禽行业中培氟沙星和氟罗沙星实际检测提供理论和技术参考。
太赫兹时域光谱 培氟沙星 氟罗沙星 定性判别 定量检测 THz-TDS Pefloxacin Fleroxacin Qualitative discrimination Quantitative detection 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1798
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210942
1 浙江大学艺术与考古学院考古与文博系，浙江 杭州 310028
2 电子科技大学电子科学与工程学院，四川 成都 610054
3 电子科技大学材料与能源学院，四川 成都 610054
近十年来，太赫兹技术在各个领域都有了越来越多的应用，它在考古学与文物保护中的应用也有了初步发展。本综述基于国内外研究现状，重点回顾了基于光子学的太赫兹检测技术在绘画类文物上的应用。包括太赫兹时域光谱在颜料鉴别，太赫兹成像技术在壁画、油画等艺术品研究中的应用，并在此基础上，对太赫兹新技术在绘画与文物上的应用前景进行展望。
电子物理学 太赫兹成像 文化遗产 THz-TDS 颜料鉴别 electron physics Terahertz imaging cultural heritage THz-TDS pigment identification
西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621010
为解决固体粉末类物质太赫兹折射率和吸收系数提取不准确的问题，采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术以聚乙烯(PE)与聚四氟乙烯(PTFE)为研究对象，分析一元和二元混合粉中孔隙率对光学参数提取的影响；以有效介质理论为基础，提出基于Landau-Lifshitz-Looyenga(LLL)模型的折射率和吸收系数提取方法。结果表明：经过LLL模型修正的PE和PTFE粉末的折射率与文献中报道热塑成型的PE和PTFE板一致，证实了LLL模型在固体粉末太赫兹光学参数计算应用中的有效性。研究成果可为固体粉末的太赫兹标准光谱数据库建设和物质定量识别等领域提供指导。
太赫兹时域光谱 有效介质模型 折射率 吸收系数 固体粉末 Terahertz Time Domain Spectroscopy(THz-TDS) effective medium model refractive index absorption coefficient solid powder 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 370
随着“绿色轮胎”概念的深入, 轮胎橡胶的有效成分直接关系到橡胶合格与否, 而轮胎橡胶对于检测部门而言是一个“黑色”分析系统, 如何利用现有手段进行橡胶成分的准确检测至关重要。 太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术已经成功应用于物质检测分析当中, 但是在许多情况下, 从橡胶这个复杂样品中观察到的太赫兹光谱数据代表了几个相互关联的组分或特征成分共同作用的综合结果, 原始数据中包含的实际信息可能会重叠, 进而影响橡胶混合物中各组分的分析。 为了解决太赫兹光谱重叠的问题, 利用太赫兹光谱矩阵连续平滑和浓度矩阵稀疏的特点, 将具有平滑特性的2范数和具有稀疏特性的1/2范数引入到非负矩阵分解方法, 提出基于光谱特征约束非负矩阵分解(constraint non-negative matrix factorization, CNMF)的太赫兹混叠光谱分离方法。 首先通过THz-TDS获取丁腈橡胶(NBR)与硫化促进剂2-巯基苯并噻唑(MBT)二组分混合物, 以及NBR、 MBT和一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)三组分混合物的时域光谱; 然后对时域光谱进行傅里叶变换得到其频域光谱, 进而获取混合物所对应的吸光度混叠光谱矩阵; 光谱分离之前对获得的光谱矩阵进行主成分分析, 初步判定混合物组分数, 最后利用非负矩阵分解算法(non-negative matrix factorization, NMF)、 基于纯变量初始化的非负矩阵分解(purity non-negative matrix factorization, PNMF)和CNMF三种方法对混叠光谱进行光谱解析。 对比发现, 相较于NMF和PNMF方法, CNMF算法的分离效果更佳, 特征吸收峰对应结果更准确, 针对不同组分混合物分离结果的相关系数均高于89%, 光谱角小于0.5, 具有较高的纯净物光谱还原度。 将带有约束的非负矩阵分解算法引入到太赫兹混叠光谱的分离上, 较好的提取出复杂混合物中单一成分的特征信息, 为后续的太赫兹多组分混合物的定性分析和定量计算奠定了较好的基础, 在绿色轮胎及橡胶的质量检测领域具有一定的研究前景。
太赫兹时域光谱 光谱分离 非负矩阵分解 轮胎橡胶 黑色分析体系 THz-TDS Spectral separation Non-negative matrix factorization Tire rubber Black analysis system 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3736
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
采用太赫兹时域光谱 (THz-TDS)技术测量了乳清酸在 10~120 cm-1的室温特征吸收谱; 基于密度泛函理论, 对乳清酸单个分子和晶胞周期结构的光学模式进行模拟计算。研究结果表明: 乳清酸在10~120 cm-1波段范围内有 3个明显的特征吸收峰, 除 95.5 cm-1的吸收峰来源于分子内和分子间相互作用外, 其余 2个特征吸收峰主要来源于分子间相互作用模式。乳清酸分子间的相互作用一定程度上遏制了其分子内振动强度。该研究将有助于工业生产中乳清酸的监测及其临床药理特性的分析。
太赫兹时域谱 密度泛函 乳清酸 Terahertz Time-Domain Spectroscopy(THz-TDS) density functionaltheory orotic acid 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 563
抗生素具有治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病的作用, 获得主要抗生素的吸收特性可对抗生素添加进行有效的定性定量监测和控制, 在医药、 畜牧和水产业等领域都有重要意义和使用价值。 太赫兹光谱技术作为一种无损、 高效、 便捷的新型光谱探测技术, 在**安全、 信息通信、 材料、 环境生物医学、 农业和食品安全等领域有良好的应用前景。 文章介绍了太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)检测系统的组成结构和工作原理, 综述了现阶段太赫兹时域光谱技术在常用抗生素方面检测与分析的主要研究进展, 重点归纳了β-内酞胺类、 氨基糖苷类、 四环素类、 喹诺酮类、 大环内脂类和磺胺类等主要抗生素的太赫兹定性识别与定量分析研究, 给出了太赫兹时域光谱技术在主要抗生素检测方面的研究潜力和存在问题, 为太赫兹技术未来用于主要抗生素定性定量快速检测仪器设备研发提供参考。
太赫兹时域光谱 抗生素 吸收系数 折射率 Terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS) Antibiotic Absorption coefficient Refractive index 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3659
华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
使用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对葛粉中掺薯粉的含量进行定性、定量检测。对葛粉中掺薯粉的光谱数据进行采集,利用偏最小二乘法(PLS)建立葛粉掺薯粉定性模型以判断葛粉中是否掺薯粉,得到PLS的总误判率为0%,模型相关系数为0.925。结果表明:PLS可实现葛粉中是否掺薯粉的定性判别。再利用PLS和最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法分别建立葛粉中掺薯粉的定量模型。利用PLS建立的模型的相关系数为0.932,预测集的均方根误差(RMSE)为 2.6%;利用LS-SVM建立的模型的相关系数为0.957,预测集的RMSE为 1.6%,结果表明:利用LS-SVM的葛粉掺薯粉定量模型更准确,说明THz-TDS技术可用于对葛粉中掺薯粉进行快速、有效、无损检测。
光谱学 太赫兹时域光谱(THz-TDS) 葛粉 偏最小二乘(PLS) 最小二乘支持向量机(LS-SVM) 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 203001
