Terahertz Frequency Detection and Identification of Materials and Objects pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Miles, R. E. (EDT)/ Zhang, X. c. (EDT)/ Eisele, H. (EDT)/ Krotkus, A. (EDT)

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:

价格:109

装帧:

isbn号码:9781402065026

丛书系列:

图书标签:

• 太赫兹技术
• 材料识别
• 物体识别
• 频率检测
• 电磁波
• 光谱学
• 无损检测
• 传感器
• 应用物理
• 微波光子学

书名：《微波与太赫兹波段的材料分析与成像技术》 内容简介： 本书深入探讨了在微波和太赫兹（THz）频段内，用于材料分析、无损检测以及成像的前沿技术和关键理论。全书结构严谨，内容详实，旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高年级学生提供一本全面且实用的参考指南。 第一部分：基础理论与波的特性 本书伊始，首先建立扎实的理论基础。我们将详尽阐述电磁波在介质中的传播规律，重点聚焦于微波（通常指300 MHz至300 GHz）和太赫兹波段（通常指0.1 THz至10 THz）的独特性质。这一频段恰好位于传统射频/微波技术与红外光学技术之间，具有独特的穿透能力和光谱特征。 电磁场理论回顾与扩展： 深入剖析麦克斯韦方程组在不同介质边界条件下的应用。特别关注波在导体、低损耗介质和高损耗介质中的衰减机制与相位变化。 材料的介电特性： 详细介绍材料的复介电常数（$varepsilon_r = varepsilon' - jvarepsilon''$）在微波和太赫兹频段的频率依赖性。我们将讨论如何通过实验测量（如自由空间法、传输线法）获取这些参数，并探讨如何利用这些参数对材料进行分类和表征。书中会详细分析水、聚合物、陶瓷、半导体等典型材料在这一频段的响应差异。 波导与传输线理论： 针对微波频段，系统介绍各种传输结构，如微带线、带状线、同轴线以及矩形和圆形波导的模式分析。对于太赫兹波段，重点讨论光纤、透射率高的波导结构，以及如何克服高频段的损耗和色散问题。 第二部分：传感器与系统设计 本部分着重于实现材料探测和成像所需的核心硬件和系统架构。我们不仅关注传统微波雷达和辐射计，更侧重于发展中的太赫兹时域光谱（THz-TDS）和成像系统。 微波与毫米波测量系统： 阐述矢量网络分析仪（VNA）的工作原理，以及如何利用其进行高精度S参数测量。讨论近场与远场测量技术，包括探针式测量和平面近场扫描技术，以评估器件的性能和材料的局部特性。 太赫兹源与探测器技术： 详细比较不同太赫兹源的优缺点，包括电子学方法（如步进恢复二极管、雪崩二极管）和光子学方法（如激光泵浦的半导体太赫兹源、光导天线）。在探测器方面，深入分析低温半导体探测器、热释电探测器以及利用光电导开关的超快采样技术。 太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统： 这是本书的重点之一。详细解析飞秒激光、光开关、延迟线和探测器的集成，展示如何通过测量超快脉冲的透射或反射，直接获取材料的吸收光谱和折射率信息。特别关注如何校准和消除系统延迟和噪声。 第三部分：信号处理与成像算法 有效的信号处理是实现准确材料识别和高分辨率成像的关键。本部分聚焦于将原始测量数据转化为有意义的物理图像和光谱指纹。 太赫兹与微波成像基础： 介绍不同成像模式，包括扫描成像、基于相控阵的合成孔径雷达（SAR）概念在材料表征中的应用，以及层析成像（如层析太赫兹成像）。 反演算法与数据解释： 讨论如何从散射或吸收数据中反演出材料的三维分布。重点介绍迭代重建算法（如Born迭代、Kirchhoff迁移）在处理强散射和衰减介质中的挑战与解决方案。对于光谱数据，详细介绍特征提取和模式识别技术，用于区分不同化学成分或结构状态的材料。 噪声抑制与图像增强： 探讨在低信噪比环境下（尤其是在强吸收材料穿透时），如何运用数字滤波、空域和频域去噪技术来提高图像质量。引入基于机器学习的方法来辅助特征分类和异常检测。 第四部分：特定应用案例研究 为了更好地说明理论和技术的实际应用，本书在最后部分提供了若干重要的应用案例。 工业无损检测： 探讨利用微波和太赫兹技术检测复合材料内部的缺陷（如分层、孔隙）、评估涂层厚度和检测粘合剂的固化程度。案例分析将侧重于如何根据材料的介电响应来判断缺陷的类型和严重性。 生物医学应用的潜力： 概述太赫兹波在软组织成像中的优势（如高水敏感性），以及如何区分健康组织与病理组织。讨论穿透深度限制和散射效应带来的挑战。 安防与质量控制： 介绍基于太赫兹的包裹物扫描和异物检测系统，重点分析如何利用不同材料的吸收谱线快速识别危险物质或非法添加剂。 本书力求在理论深度与工程实践之间取得平衡，为读者提供一个理解和掌握现代电磁波谱材料分析技术的综合平台。书中包含大量图表、实验数据和数学推导，确保技术描述的精确性和可操作性。

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