爆炸物的太赫兹光谱研究

论文摘要

太赫兹（THz,1THz=1012Hz）波段是指频率从0.1-10THz的电磁波段,介于毫米波与红外线之间,其成像和光谱技术可以提供传统的微波和X射线所不能及的信息。随着近几年来超快激光技术迅速发展,为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源,促进了THz波的应用和研究。THz时域光谱技术作为一种THz探测技术,相比傅立叶红外光谱技术,它具有对热背景不敏感,信噪比高等优势。在THz光谱和成像技术研究当中得到了广泛的应用。论文第一章介绍了研究背景,总结了现有的安检技术,列举了国内外利用THz科学技术研究爆炸物的进展情况,简要介绍了THz产生与探测的相关技术以及本选题的目的和意义。论文第二章对THz时域光谱光路系统做了简要的介绍,并详细解释了THz吸收谱相关参数的提取原理。论文第三章是相关炸药的THz时域光谱测量的结果。本文列举了4种单体炸药和7种混合炸药。结果表明TNPG、PETN、HMX、RDX炸药在0.22.5THz频段中均存在明显的特征吸收峰。其中,PETN、HMX、RDX的吸收峰与同类文献中所报道的结果相一致。另外,以RDX和HMX为基的混合炸药的THz光谱与它们各自的主体炸药的THz光谱具有极其相似的光谱。由此说明了THz时域光谱技术在爆炸物的识别和安检领域具有潜在的应用价值。论文第四章是TNPG炸药和PETN炸药光谱的理论解析部分。简单介绍了THz光谱、量化计算的理论基础和高斯、DMol3软件进行频率计算的步骤。并给出了TNPG和PETN的理论计算的结果,并将之与其实验结果相比较,结果表明实验和理论符合的很好。另外,我们又讨论了PETN晶胞振动的THz强度的计算方法。论文第五章总结了实验和理论模拟的工作,讨论了THz科学技术在爆炸物的检测及安检中应用的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 现有的安检技术
• 1.3 爆炸物的THz 研究现状
• 1.4 THz 波的产生和探测
• 1.4.1 THz 波的产生
• 1.4.1.1 THz 光学产生方法
• 1.4.1.2 THz 电子学产生方法
• 1.4.2 THz 波的探测
• 1.4.2.1 THz 光学探测方法
• 1.4.2.2 THz 其他探测方法
• 1.5 本论文的工作
• 第二章 THz 时域光谱技术
• 2.1 THz-TDS 光路系统
• 2.2 样品光学常数提取原理
• 2.3 样品制备
• 第三章 炸药的THz 光谱测量结果
• 3.1 单体炸药
• 3.2 混合炸药
• 3.3 光谱成像
• 第四章 THz 光谱解析
• 4.1 THz 光谱
• 4.2 量化计算原理
• 4.2.1 分子力学理论
• 4.2.2 电子结构理论
• 4.3 高斯软件应用
• 4.3.1 分子建模
• 4.3.2 结构优化
• 4.3.3 频率计算
• 4.4 理论模拟结果分析
• 4.4.1 TNPG 的理论模拟结果
• 4.4.2 PETN 的理论模拟结果
• 4.4.2.1 偶极矩求差法
• 4.4.2.2 PETN 的THz 光谱指认
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间所发表的论文
• 致谢