太赫兹辐射是电磁波谱中介于微波和远红外线之间的部分,其频谱范围通常被定义为0.1-10太赫兹,对应于30μm和3mm之间的波长。
这个光谱范围,历史上被称为远红外(IR),位干微波和红外波段之间。太赫兹辐射在工业控制,无损检测(NDT))和安全等领域应用中具有潜力。我们已经开发了用于产生和检测的全电子和光电子方法及THz激光源,目前,电子方式是一种较为成熟的技术,具有优越的系统集成性。此技术源自于无线通信和雷达技术中使用的成熟微波技术。
非金属材料的厚度和密度检测在很多领域越来越显得至关重要。如锂电池隔离膜作为锂电池的重要组件之一,其质量好坏直接影响到了锂电池的性能和使用安全;它位于正负极之间,主要作用是将正负极活性物质分隔开,防止两极因接触而短路。由于在行驶过程颠簸导致的剥落断裂以及生产中出现的质量问题,锂电池隔离膜的失效或者碰撞挤压穿刺,导致的电池正负极短路起火,是电池爆燃的主要原因。太赫兹时域光谱仪在电池堆叠检测应用中可以快速精确地检测隔离膜层覆盖效果及胶膜厚度。这是常规检测方法所很难达到的。因为锂电池隔离膜的制作工艺和使用需求等,要求隔离膜很薄。
质地比较脆弱的隔离膜,特别容易损坏,比如隔离膜轻微剥落或者出现裂痕等情况,这些轻微的损伤用肉眼是无法观察出来的。锂电池隔离膜过厚、过薄以及局部不均匀都会造成锂电池性能的缺失,从而导致电池寿命的缩短,甚至影响使用安全。传统的检测手段,如X射线具有辐射性,对工作人员的身体容易造成伤害,并且检测分辨率不够,无法探测出涂层的细小内部缺陷。同时采用X射线还存在成本高、速度慢、分辨率无法满足目前的行业需求等不足,且对检测环境提出了比较高的要求。
太赫兹时域光谱系统作为一种具有皮秒级时间分辨能力的成像检测系统,能够使用飞行时间成像原理对检测目标进行层析成像,检测出一些无法用肉眼觉察到的细小内部缺陷。EIBE太赫兹时域光谱检测系统实现了微米级检测,实现传统手段无法识别的精度。对厚度不均匀等缺陷,以及锂电池隔离膜或者电极涂覆层的质量检测提供一种高分辨率的、快速的太赫兹无损安全检测手段,可用于生产线的实时监测。
为了充分利用不同的特征来区分不同的材料,太赫兹测量我们极限覆盖起始可达到0.1THz到至少3THz的频率范围,高端的是6太赫兹。 对于无损检测应用,我们通常使用大约为0.5THz-3THz的频率范围,这表示在自由空间中的波长从约100μm 到3mm的检测精度。
当太赫兹波通过具有不同介电常数的材料之间的界面时,一些能量被反射。这种反射的强度主要取决于介电常数的不同。对于导电材料,不能有任何能量被穿透,我们可以测量这些介质间的反射强度和时间,然后我们可以计算材料层的厚度,并评估它们的结合层是否紧密,测量太赫兹辐射是通过把一个电子偏置在一个专门的光电导天线上,当我们击中这个与一个非常短的(约100飞秒)激光脉冲,它将行进,给出一个短(2-300fs)的电磁辐射爆发。因此该系统的发射器可以像一个标准的电子封装组件一样,使设备可靠和坚固,这在实际无损检测应用是很重要的,坚固耐用,可用于工业环境。
我们的太赫兹时域光谱系统能够执行太赫兹传输和太赫兹光谱发射。在太赫兹传输的情况下,我们将太赫兹脉冲引导到样品,并检测发射的太赫兹脉冲作为输出信号。当发生器被飞秒光脉冲激发时,它会发出太赫兹。发射机提供4THz以上的带宽和动态范围75dB以上的信噪比达到低频功率效果。ETn1是成像需要高材料穿透力的应用的理想选择,特别是在散射或吸收材料,用于测量层厚度,用于生成扫描图像。
服务器软件是目前通用的太赫兹波形处理软件。作为一个模块化软件平台,广泛的为客户提供太赫兹波波形和测量数据。服务器已被开发为一个简单但灵活的软件环境,是一个服务器-客户端软件架构,它运行在一个强大的单板计算机(SBC)嵌入式太赫兹控制单元(TCU)。该计算引擎收集和处理太赫兹波形,以提供广泛的测量范围。这些测量可以通过使用服务器客户端程序之一,或通过使用SBC的以太网端口之一的XML命令来访问,这种XML通信允许客户编写自己的客户机程序,利用丰富数据。服务器允许配置TCU硬件的输入和输出,并将以高达每秒1000的速率传输太赫兹波形。
该系统专为工厂和研究人员设计的强大的数据库结构,确保性能的连续性建立在嵌入式操作系统上,可以在断电时存活下来客户-服务器架构,实现灵活配置,对每一个波形进行高速数据分析,功能强大的脚本接口,实现灵活的波形分析,