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1、国防科学技术大学硕士学位论文生化分子的太赫兹波谱测试研究姓名:高海波申请学位级别:硕士专业:计算机科学与技术指导教师:胡碧茹;柳珑2010-11国防科学技术大学研究生院硕士学位论文摘要太赫兹THz,全称为Terahertz频段是指介于毫米波与红外谱段之间的一段相当宽范围的电磁辐射区域,属于远红外波段,物质在太赫兹波段的光谱包含着丰富的物理和化学信息,而某些毒品、生化毒物以及多种爆炸物的分子转动和振动能级位于太赫兹频段。太赫兹时域光谱技术是80年代发展起来的新型相干测量技术,由于其能量低、穿透力强的特点,使其在生物医学领域和化学领
2、域中对生物的实时无损检测和探测方面得到了人们的青睐,研究太赫兹与物质结构的关系可为毒品和生化毒物等特殊生化分子中的检测提供技术基础。本论文以生化分子的太赫兹检测为出发点,对液态和固态的生化分子太赫兹波谱进行了研究。对真空环境下液体物质测试所需的样品池进行了一系列的实验讨论,根据实验情况选取了样品池的材料,并不断的对样品池的形状和尺寸进行了改进,建立了液态物质太赫兹测试方法。研究了分子的极性和分子间作用力对液态物质太赫兹光谱测试的影响,结果表明,分子的极性对于物质的太赫兹波谱的影响不占主导地位;分子间作用力特别是氢键的作用极大的影
3、响了物质的太赫兹波谱。采用与聚乙烯(PE)粉末混合压片的方式进行了固态样品的太赫兹测试,研究了固态样品与PE粉末不同混合比例、物质(有机物和无机物)晶形的变化、羟基和卤素取代基团等对太赫兹波谱的影响。针对太赫兹的一些实际应用做了初步的探索,测试了太赫兹对物质材料质量检测效果,对不同药品的太赫兹成像做了对比区别,并对蛋白质的太赫兹光谱方面做了一些探索。通过本项目的研究,建立了适合液态分子太赫兹波谱的测试方法,了解了物质结构对太赫兹波谱的影响,为后续特殊生化分子太赫兹的检测奠定了相关基础。关键词:太赫兹;太赫兹成像;太赫兹时域光谱;
4、氢键;物质的结构第i页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文ABSTRACTTerahertzTHzwavebandisaconsiderablybroadenrangeofelectromagneticradiationregionbetweenmillimeterwaveandinfraredlight,belongingtofarinfraredwaveband.ThespectraofsubstanceinTHzwavebandcontainabundantphysicalandchemicalinformation.Th
5、us,itissignalitytostudytheassociationbetweenthespectraofsubstanceinTHzandstructureofthesubstanceTHz-TimeDomainSpectrumTHz-TDStechnique,whichisanovelintervenemeasuretechniquedevelopingfrom80s,isadvancedinhighSignal-to-Noiseandhavingnouseforlowtemperaturemeasurerandbro
6、adlyappliedinrecentyears.DuetothatthevibrationandrotationenergylevelsofbiomolecularseatintheTHzwavebandandthatTHzpersecharacterizedlowenergyandhighpenetrability,moreandmoreattentionwaspaidtoTHz,especiallyinbiologicnon-damageexaminationanddetectioninbiomedicineandchem
7、istryfieldThemolecularrotationandvibrationenergylevelsofpoison,toxinandmanyexplodersareinTHzwaveband,thus,THzcanbeusedtodetectandidentifythesespecialbiochemicalmolecules.Thepresentpaperstartwithdetectingbiochemicalmolecules,andmakeprimarystudyofTHzspectraofbiochemica
8、lmoleculesinsolidandliquidstatesAseriesofsamplepoolsforliquidsubstancetestinginvacuumwereusedtodoexperimentsanddiscussed.Forthesake
