國內工程人才緊缺太赫茲技術助世界革新

上海理工大學日前取得科研新突破，專家團隊研制出兩臺“太赫茲人體安檢儀”。不同于目前國內機場使用的金屬探測門和X射線探測儀，它能檢測出乘客隨身攜帶的非金屬危險品，如陶瓷刀、工程塑料手槍、有機炸藥，進一步提升了安檢能級。

　　該團隊還研制出了“遠距離太赫茲成像安檢儀”，適用于大型園區等大流量公共場所。儀器一旦顯示有人攜帶可疑物品，安檢人員即可對其進行檢查，消除安全隱患。

　　中國太赫茲技術緊跟全球步伐

　　“太赫茲”（THz）是一個頻率單位，1太赫茲等于10的12次方赫茲。頻率在0.1—10THz的電磁波，稱作“太赫茲波”，其波長介于遠紅外光與毫米波之間。據上理工光電學院院長莊松林院士介紹，在電磁波家族中，太赫茲波的地位很特殊，由于它處于微波電子學與紅外光子學的交叉、過渡區域，而且沒有太赫茲源和檢測器，很長時間里科學界缺乏系統研究。從上世紀90年代起，科研人員開始研發太赫茲源和檢測器，使太赫茲科技成為全球科技前沿。

　　2004年，美國麻省理工學院將太赫茲科技評為“改變未來世界的十大技術”之一。美國國防部先進研究項目局（DARPA）、美國航空航天局（NASA）等機構投入重金，把太赫茲波用于軍事、太空探測項目。日本政府將其列為“國家支柱技術十大重點戰略目標”之首，宣稱將在2020年東京奧運會時實現太赫茲高速通信，速度為每秒100千兆，是目前LTE網絡的1000倍。

　　我國在太赫茲領域也有布局，已設立973計劃項目，組織南京、上海、四川、天津等地高校和科研院所開展研究。其中，上理工是唯一承擔設備系統的單位。在科技部、國家自然科學基金委、上海市科委等部門的支持下，莊松林院士領銜的團隊掌握了太赫茲源、功能器件等核心技術，研制出具有自主知識產權的94GHz（1000GHz=1THz）人體安檢儀樣機。

　　據悉，2012年，美國已將成批太赫茲人體安檢儀引入機場安檢系統，防止貼身攜帶有機炸藥等危險品的恐怖分子登機。

　　太赫茲人體安檢儀——規避“裸體安檢”

　　在上理工實驗室，接受安檢者踏上檢測平臺，面朝太赫茲源雙臂上舉。3秒內，儀器的顯示屏就出現了“透視”人形。如果隨身攜帶危險品，人形相應部位會有黑色陰影。筆者試著在衣服里藏了一把塑料玩具槍，結果立刻被儀器識破。

　　生就“火眼金睛”，是因為太赫茲波穿透性極強，對衣服及各種包裝物的透過率在95%以上。與X光不同，太赫茲波的光子能量很低，輻射量僅為手機接通時的1/10，照射后對人體不會有任何傷害。

上理工上海市現代光學系統重點實驗室常務副主任朱亦鳴教授說，儀器采用太赫茲多探頭探測、主動式成像、高速光機掃描等先進技術，成像分辨率達到2.5厘米，能識別出隨身攜帶的打火機，掃描時間為3秒每幀，解決了被動式太赫茲人體成像系統普遍存在的掃描時間長、分辨率不高等技術難題。

　　由于有透視功能，這種儀器幾年前在美國使用時，被媒體稱作“裸體安檢”，引發公眾質疑。為此，美國技術人員對儀器成像做了特殊處理——只顯示疑似危險品，而把人體隱私部位模糊掉。上海研發的安檢儀也是如此，受檢者不必擔心隱私泄露。

　　據估算，太赫茲人體安檢儀在國內機場、火車站廣泛運用后，市場銷售額將達到150億元。面對巨大市場前景，科研團隊即將展開新一代樣機研發，使圖像分辨率達到1.5厘米，掃描時間縮短至1.3秒每幀。

　　此外，原理相仿的遠距離太赫茲成像安檢儀也是市場上的“香餑餑”。這種掃描距離達15米、掃描時間1秒每幀、精度6厘米的儀器，能對公共場所大客流進行遠距離掃描，篩查出攜帶危險品的可疑分子。目前，市科委正在積極推動上理工與大型園區的合作。

　　國內高校渴盼太赫茲科技項目工程人才

　　在樣機研發過程中，科研人員也有困惑。朱亦鳴說，國內高校的工程技術人才，特別是熟悉工藝技術的人才太少，導致他們的產品樣機開發進程較慢，機器的穩定性、可靠性也不夠。“我們畢竟都是搞科研的，工程化方面并不擅長。與企業合作吧，大多數民營企業規模偏小，缺少高水平的工程人員；國有企業工程人員多，但合作審批流程較慢，也未必對我們的項目感興趣。”朱亦鳴提出：高校可否調整人員引進標準，聘用一些工程領域人才，更好地推動高校科技成果轉化。

　　筆者了解到，上理工有待轉化的太赫茲科技項目還有很多：如地溝油快速檢測儀，能用太赫茲波區分未加熱過的植物油和各類地溝油。人們所說的“地溝油”，通常含有動物脂肪和反復加熱產生的過氧化物，利用太赫茲波對它們檢測后得到的振動頻率，與檢測植物油得到的振動頻率明顯不同。目前，檢測準確率為80%—90%。但我國尚未出臺“地溝油”標準，這種儀器還無法產業化。還有癌細胞成像分析系統，通過太赫茲波掃描皮膚，能區分正常細胞與乳腺癌、淋巴癌、皮膚癌等細胞。目前，這類系統處在臨床試驗階段。英國已有同類產品問世。

　　可以預見，太赫茲科技將在多個領域改變我們的生活。