机场、火车站、地铁等场所的安检，常因为涉及安全、效率及隐私等问题，从而成为关注焦点。尤其是人体案件，能否实现安全、效率与隐私的兼顾，成为公众非常关注的问题。

金秋十月的一天，在北方交大的校园里，记者有幸采访到中科院院士，激光与光电子、太赫兹领域科学家姚建铨。姚院士对目前国际安检领域中最前沿的太赫兹技术的科学原理及应用前景进行了详细的介绍和解读。

中科院院士，激光与光电子、太赫兹领域科学家姚建铨

"太赫兹技术是21世纪重大的新兴科学技术领域之一。在公共安全领域，尤其在人员安检和爆炸物、毒品检测等方向有着巨大的应用前景。太赫兹相比X射线，是一种更安全的安检技术，目前已经可以实现人在行走中的动态安检，这将大大提高安检的效率。"

什么是太赫兹技术？

太赫兹技术，在光学领域有一个近年来为大众所熟知的名字--远红外线。2004年，太赫兹技术首次被美国提出，并且美国政府将太赫兹技术评为"改变未来世界的十大技术"之一；2005年，日本更是将其列为"国家支柱十大重点战略目标"之首，举全国之力进行研发。太赫兹，因此成为本世纪最为重要的新兴学科之一。

太赫兹的频谱位置

据姚院士介绍，早在上世纪90年代之前，相对于国内外对微波和红外线的研究热潮，太赫兹仿佛是被人遗忘的"真空地带"。太赫兹波，是频率在0.1THz～10THz波段内的电磁波，对应的波长辐射在该频带范围从0.03毫米到3毫米，频谱位于微波和红外之间。其最大特点是单光子能量低，仅仅相当于X射线单光子能量的1/124。

太赫兹电磁波展现出诸多优越特性：包括能量低、对许多生物大分子表现出很强的吸收和谐振、能够以很小的衰减穿透物质、信噪比很高、带宽宽等；由于太赫兹释放的能量很小，不会在人体产生有害的光致电离，所以，相比X射线，太赫兹是一种更安全的安检技术。除此之外，因为太赫兹的穿透能力很强，它不仅能探测到金属，人体携带的非金属、胶体、粉末、陶瓷、液体等危险物品都能被系统识别，安检的效率也大大提升了。目前太赫兹人体安检仪器已经在国内外投入使用了。

太赫兹利用电磁波成像

它的基本原理是，利用已知波形的太赫兹电磁波作为成像射线，透过成像样品（或从样品反射），然后将透射的太赫兹电磁波的强度和相位的二维信息记录下来，并经过适当的数字处理和频谱分析，就能得到样品的太赫兹电磁波的三维图像。

太赫兹电磁波对于某些电介质材料具有很强的穿透效果，除了可测量由材料吸收而反映的空间密度分布外，还可以通过相位测量得到折射率的空间分布，从而获得与材料相关的的更多信息。特别适合于可见光不能透过、而X射线成像的对比度又不够的场合。此外，太赫兹电磁波的光子能量极低(1THz约411meV)，没有X射线的电离性质(光子能量在keV量级)，不会对材料造成破坏，它可以穿过衣服和皮肤，但是不会像X射线一样对人体构成伤害.利用太赫兹电磁波可检查机场通关的旅客与行李，检查邮件中是否藏有毒品、炭疽菌粉或炸弹等违禁物品。太赫兹脉冲成像的非破坏性和非接触性对研究珍贵艺术作品和研究古生物化石等样品很有价值。

被动式太赫兹人体安检成像设备

目前，国内已经有几家机构进行太赫兹人体案件设备的研发生产。比如，航天十一院下属的北京航天易联科技发展有限公司研发生产的"被动式太赫兹人体安检仪"，目前已经完成多地测试使用。

该设备原理：通过被动接收人体体温发射出的太赫兹波后，经过处理转换，形成相应的二维成像。由于人体与物品之间存在温度差，成像时就会出现明暗对比。因此，如果人体携带了可疑物品，检测图像上携带物品的位置就会有相应的阴影呈现，进而达到隔衣检查人体的效果。相对于X射线安检仪的由设备发出X光进行主动探测，太赫兹安检仪则是被动接收人体发出的电磁波，设备本身不存在或者发出电磁辐射，十分安全。同时，因为是非接触的安检方式，也最大程度的保护了被检者的隐私。可以说，零辐射、零伤害、是太赫兹人体安检仪最大的优势。需要说明的是，由于太赫兹波本身的特性--单光子携带能量很低，所以，即便是主动式太赫兹成像设备，它对人体也是安全无害的。

另外，太赫兹人体安检的快和准也是其优势所在。几秒钟便能探测出违禁品。除了对金属制品、对非金属的陶瓷刀、有机炸药、工程塑料手枪等危险品也能迅速检测出来。受检人员无须脱衣既保护了公民隐私，又大大提高了对违禁品的管控力度。

为了更进一步了解设备性能，记者特意走进坐落在亦庄的北京航天易联科技发展有限公司，由该公司研制生产、曾在G20期间使用过的一套被动式太赫兹人体安检设备就摆放在公司走廊中央。被检测人员通过设备时，就能较为清楚地看见太赫兹成像效果，人员携带的金属或者水等异物，都能被检测出来。

北京航天易联的被动式太赫兹安检设备显示器

应用在安保、安防领域

太赫兹波具有穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性，可应用于国防、国土安全、天文、医疗、科学研究等诸多领域，因此成为当前世界上一项极为重要的前沿技术。太赫兹技术的研究内容主要包括太赫兹波的产生、传输、与物质的相互作用以及应用等。

目前，国内已有几家公司进行太赫兹相关产品的研发和生产。北京航天易联科技发展有限公司研制的100GHz被动式太赫兹人体安检仪，已在国内多地完成场地实验。包括前不久刚刚结束的G20峰会中，该设备就在杭州峰会注册中心、杭州洲际酒店、上海枫泾高速收费站等处投入使用。除了北京的易联科技之外，国内研发太赫兹安检设备的还有上海、安徽、深圳等地的一些科研院所及机构。。

由于太赫兹射线的诸多优越特性：包括能量低、对许多生物大分子表现出很强的吸收和谐振、能够以很小的衰减穿透物质、信噪比很高、带宽宽等，可以应用于国防、安全、天文、医疗、科研等诸多领域，具有巨大的市场价值。其中，在军事领域，太赫兹技术可有效对抗背景杂波干扰，实现远距离三维或多超光谱成像、穿透墙壁等障碍物进行探测和识别、防区外生化战剂和爆炸物的探测以及全天候隐蔽通信。由于太赫兹能直接"看到"DNA等生物大分子，辐射远低于伽马射线，因此对检测癌细胞、预防癌症具有重要意义。此外，太赫兹技术在食品安全检测方面，也发挥着巨大作用。比如，利用太赫兹波对"地沟油"检测后得到的振动频率，与检测植物油得到的振动频率明显不同，从而查检出"地沟油"。

太赫兹的巨大市场前景

太赫兹技术具有非常大的技术潜力和极为广泛的应用前景，因此受到了国际学术界、产业界和各国政府极大的重视和关注。美国、欧洲、日本等国家和地区都将太赫兹技术作为一个重要的研究领域。美国国防部、能源部、国家航空航天局、国家科学基金会、国家卫生学会以及相关的科研机构在都在进行太赫兹技术的研究。针对其军事应用需求，泰莱达因技术公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和科学应用跨国公司等都开展了相关研究。美国的TeraView公司、古德里奇公司、ThruVision公司、Rapiscan系统公司、美国科学与工程公司以及英国的奎奈蒂克公司则开展了太赫兹技术在国土安全方面的研究。此外，日本、韩国的大学、研究所和实验室也在进行太赫兹技术的研究。

目前商用太赫兹毫米波人体安检仪成像设备已经在国外投入正式使用。国外在用人体安检成像设备主要由L3Communications、Brijiot、Thruvision三家公司生产提供。产品主要有：美国L3的主动式毫米波安检门、美国Brijiot公司100GHz被动式太赫兹成像系统、英国Thruvision公司250GHz人体安检成像设备。这些设备在美国、欧洲大部分国家、亚洲泰国、日本等国的公共场所和交通领域得到广泛应用；俄罗斯、以色列、法国等国家在机场等公共场所对重点人员使用。

在国内，太赫兹技术已经从实验室走向产品化应用阶段。据北京航天易联科技发展有限公司的相关人士透露，他们的设备目前已在国内多地完成场地实验。而且，针对人流密集、安检级别高的场所，如机场，还能实现动态安检，即对行走中的人员进行安全检测，这样既节省了时间又能对人员进行有效筛选分流，可大大提高安检通关效率。（《中国民航报》、中国民航网 记者赵晓兵）