太赫兹技术环境监测领域新利器_环境监测

太赫兹技术环境监测领域新利器

2020/12/15 15:21:21 15049: 来源：仪器网

摘要：近日，分析仪器学会在线分析仪器专家组成员朱卫东教授，就这两项技术在环境监测等领域的应用讲解。

　　【仪表网仪表产业】环境监测是环境治理和保护工作的基础与关键。从上世纪工业的迅速发展导致严重的污染事件多次发生开始，环境监测技术就开始迅速发展。到目前为止，不仅在监测手段方面形成了理化分析技术、生物监测技术、“3S”监测技术、信息技术等多种技术共同组成的环境监测质量控制体系，在监测指标的多样性、监测数据的精度与准确度等方面也有了长足进步。

　　近日，分析仪器学会在线分析仪器专家组成员朱卫东教授，就这两项技术在环境监测等领域的应用讲解。

　　高光谱技术对我们来说已经不算陌生。作为有着极高光谱分辨率且波段连续的遥测成像分析技术，高光谱技术集样本图像信息与光谱信息于一身，不仅可以反映样本大小、形状、缺陷等外部品质特征，还可以充分反映样品内部的物理结构、化学成分的差异等信息·，已经成为机载、星载遥测技术的常用技术。

　　在环境监测中，高光谱技术已经广泛应用于大气环境中污染气体、温室气体监测，水环境中重点水污染源水华、水质、饮用水源地安全监测，生态环境的生物多样性、植被类型监测、土壤污染等领域。而随着无人机技术的发展，高光谱分析技术搭载无人机，在环境实时监测与无人监测方面有了更近一步的发展。

　　与高光谱技术相比，太赫兹技术目前仍然处于发展阶段，技术仍未成熟，还不能做到大范围应用。因此太赫兹技术是目前检测技术发展的重点方向之一。

　　太赫兹(THz，1THz = 1012 Hz)波段是指频率从100 GHz到10 THz ，相应的波长从3毫米到30微米，介于毫米波与红外光之间频谱范围相当宽的电磁波谱区域。太赫兹波频率高、脉冲短、穿透性强，且能量很小，对物质与人体的破坏较小，有着比X射线更广阔的应用前景。

　　太赫兹技术可以分为太赫兹光谱技术和太赫兹成像技术，太赫兹光谱技术又可分为太赫兹时域光谱技术和太赫兹频域光谱技术。其中太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)在探测和鉴别气体方面有着独特的优势。太赫兹时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹电场，通过傅里叶变换获得被测物体的光谱信息，可以同时测定混合气体中不同成分的吸收、化学成分和浓度。通过对比太赫兹波通过气体样品前后的频谱，就可以得到气体的特征谱线，进而监测和鉴别气体，对目前的中红外光谱分析技术是一个很好的补充。

　　太赫兹光谱技术具有对部分痕量极性分子敏感的特点。环境空气气态污染物的主要成分就是SO2和NOX等一些极性气体，利用这一特性，太赫兹光谱技术可以有效监测这些污染物，在气体监测方面有着很大的应用前景和发展空间。

　　对太赫兹波段的光谱研究才刚刚起步，目前仍处于一个高速发展的时期。可以预见太赫兹时域光谱技术将成为环境监测的重要手段之一，小型化、便携式、高分辨率的实时太赫兹时域光谱检测系统将会是发展趋势。