太赫兹人体安检仪原理

前不久，成都双流机场“弱光子人体安检仪”引发轩然大波。经查，所谓“弱光子人体安检仪”实际采用的是X射线检测。因使用X射线人体安检设备对公众进行无差别安检扫描，不具备正当性，环保部于10月10日正式下文叫停使用该类安检设备。　　据了解，今年年底春运期间，北京部分火车站或将试用一种没有辐射的太赫兹人体安检仪。　　现状 人体安检有盲区 G20峰会启用人体安检仪　　据了解，目前，我国公共场所的安检主要是针对行李物进行检测，采用的技术都是比较成熟的X射线检测技术 适用于人体的安检方式，除了人工手检外，就是金属探测门及手持探测器。而对金属之外的物品，并没有特别有效的检测技术。如何能兼顾人身安全与安检效率，成为公众关注的问题。实际上，国外已经出现了无辐射风险同时又能准确检测的新技术，即太赫兹人体安检技术。这类安检新技术，国内也已经从实验室走向应用。在今年的G20峰会上，就出现了我国自主研发生产的适用于人体安检的“被动式太赫兹人体安检仪”。　　该类设备已经在国内多地完成场地实验。很快将会在一些火车站进行试点测试。安检仪样子　　专家 新型太赫兹安检技术对人体无害　　太赫兹波是什么?它对人体无害的科学原理是什么?未来它将如何影响世界?为此，记者采访了中科院院士、我国最早致力于太赫兹波研究的著名激光与非线性光学专家姚建铨。姚院士详细介绍了太赫兹波的特性及科学原理，以及未来的应用前景。　　为了便于理解，姚院士还特意在纸上画了一张图，将目前人类已知的各种波段在上面标注。据他介绍，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。　　姚院士　　“人类社会中存在声波、电磁波、震动波、伽马射线、X射线等各种各样的波。各种波频率有高低。声波的位置比较低，最高频的是伽马射线、X射线。太赫兹波在电子波段里不长不短，正好比光波要低一些，比声波和电磁波要高一些。”　　姚院士解释说，太赫兹波之所以对人体无害，与其单光子能量低相关。太赫兹波在频谱图里的位置，位于微波和红外之间，其最大特点是单光子能量很低，仅仅相当于X射线单光子能量的1/124。姚院士说，由于它释放的能量很小，不会对人体产生有害的光致电离 而为什么伽马射线、X摄线对人体有一定的影响?因为它频率高，频率越高对人体的影响越大。所以说，安全性好，是太赫兹波的特性之一。也就是说，太赫兹波用于人体安检，无论主动式还是被动式，它对人体都是安全无害的。也正因为如此，世界上一些发达国家都在利用太赫兹技术在安检和安防领域。　　其次，由于人体体温即可发射出太赫兹波，人体和物体之间的温度差，形成强弱不同的太赫兹波，机器接收后进行处理转换，最终实现探测成像 此外，太赫兹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。所以，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。也就是说，利用太赫兹波不仅能检测成像，还可以检测物质成分，让毒品、爆炸物等无所遁形。可以预见，太赫兹技术未来将在反恐领域得到广泛应用。　　另外，太赫兹和电磁波频谱中其它波段不一样，它几乎兼具通信、雷达和遥感测距等所有功能，而且每项应用的表现都比现有技术占优。因此，通信、军事、航天、生物诊断都是其大显身手的领域。　　但是，姚院士也坦言，目前中国乃至全世界对于太赫兹波的了解还不是很深入，只是最近五年研究和应用的速度比较快。而民用方面，主要是在安全检测上。一些发达国家已经出现了太赫兹波人体安检仪，而我国也开始从实验室阶段进入到实际应用。今年，杭州举办的G20峰会期间，一种被称为“被动式太赫兹人体安检仪”的设备就已经投入测试使用。　　进展 零辐射人体安检或春运期间北京试用　　为了直观感受新型太赫兹人体安检设备的效果与效率，记者特意前往设立在北京亦庄锋创科技园的北京市科协院士专家工作站，现场观摩了在G20峰会期间使用过的被动式太赫兹人体安检仪的检测过程。　　当随身携带金属刀、陶瓷刀、速溶奶茶、水、发胶等物品的被检人员，与没有携带物品的人员，依次从一台如银行ATM机般的机器前走过时，现场技术人员随即通过屏幕上人体图像的明暗对比，准确地排查出携带物品的可疑人员。 他介绍说，“今天演示的是双机对扫，人站在两台机器中间，这样就不用转身，大约3秒即可完成检测，非常便利。而且因为是非接触机器检查，避免了手检的尴尬和麻烦。”　　据了解，检测是通过屏幕上明暗不同的成像效果来分辨人体是否携带异物。在演示现场，记者看到，一位携带陶瓷刀具的被检人员，其检测图像上能明显看出裤兜处阴影部分，技术人员说，阴影部分就是可疑物品，在实际安检中，这种情况会被要求做进一步人工安检 　　现场技术负责人赵光贞博士介绍，之所以该设备命名为“被动式太赫兹人体安检仪’，是相对于X射线和毫米波等主动式安检仪而言的。所谓主动式，都是由机器主动发射出光源穿透物体(或者反射回来)，而被动式则是由机器被动接收人体发射出来的太赫兹波，本质上决定了“被动式太赫兹人体安检仪”是一种零辐射、零伤害的检测方式。“不同物品的温度不一样，利用温差，检测仪显示出不同颜色的呈像。”　　另外，现场技术人员还告诉记者，被动式太赫兹人体安检仪还可实现动态检测，即对正在行进中的人进行扫描检测。据了解，动态扫描检测适用人流密集、安检级别高的场所，比如机场的旅客安检。但技术人员也告诉记者，这套设备虽然能实现动态检测，但是在动态模式下，成像的清晰度会受到一些影响。不过，让人期待的是，研发生产该仪器的航天十一院相关单位已经研发出第二代太赫兹人体安检设备，动态检测效果更佳。而且，新设备的示范应用点已经确定。将在今年春运期间完成测试应用。

鼠标轻点，仅需2.8秒即完成人体360度立体成像，实现无辐射、无接触安检通关“秒过”。国内首台具有完全自主知识产权的太赫兹人体安检仪在深圳问世，昨日起，全天候服务于深圳机场安检。　　昨日中午12点50分，记者经许可来到出港安检11号通道。只见在过道一侧，摆放着一台银灰色立式圆形“怪物”。在安检人员引导下，一位乘客走进这台通透式物体，乘客站立不动，只需双手举过肩。随着工作人员轻点鼠标，仪器无声地开合一次。不足3秒钟，旅客即放行通过。而在显示仪器上，该旅客的360度人体影像被清晰地记录下来，并显示“右侧裤袋有一只手机”。因为该旅客已经通过常规安检，因此，可以放行。　　记者在记录器上看到，被记录的有“左臂有纹身”、“上装领口有珍珠装饰物”、“左裤袋有一枚硬币”等等。　　现场执勤的工作人员也好奇地围过来看新鲜。现场技术人员介绍说，乘客只需要站立约两三秒钟，身上携带的任何物品都会暴露无遗。　　负责现场安检执勤的宝安国际机场安全检查站旅检二大队副大队长林春宣告诉记者，目前，这台仪器尚属于常规安检后的一个“保险”，从试运行效果看，完全可以识别肉眼无法直接“透视”的非金属携带物。“一旦民航局颁布统一标准，待仪器软件完善及人员培训完成后，将来可以完全取代常见的旅客安检门，且效率更高、准确性更强。”　　据悉，这台太赫兹人体安检仪的问世，标志着我国在太赫兹安检领域已达到国际领先水平。据介绍，目前，基于标本库的不完整性，这台仪器只能自主识别出70%的携带物，随着数据库的充实，将来完全可以实现100%智能识别。　　记者获悉，该检测仪的辐射剂量为日常使用手机的十分之一，可忽略不计 成像分辨率小于5毫米，即一个蚂蚁大小的物体都能被辨识。未来可广泛用于机场、海关、高铁、地铁等领域。目前，该仪器我们已在国内申请40余项发明专利，且正在向美国申请9项国际发明专利。　　深圳机场有关人士介绍，根据民航局及省市相关要求，G20杭州峰会期间深圳机场安保升级，从9月4日至6日，每天5：30至23：30，这台太赫兹人体安检仪全天投入使用，从而间接为G20杭州峰会安保贡献一份力量。

p 　　太赫兹波是介于毫米波与远红外线之间的电磁波，具有低能量、宽频谱、强穿透、瞬态性等优越特性。太赫兹技术因其在安防安检、国防军工、工业检测等众多领域具有的广泛研究与应用价值，被列为“改变未来世界的十大技术”。据多家媒体报道，日前已经有太赫兹安检+红外测温一体化仪器现身深圳、上海地铁，助力战“疫”。 br/ /p p 　　其中，博微太赫兹信息科技有限公司的“全过程无接触测温安检一体机”，在上海市公安局联合攻关支持下，已在上海地铁正式启用。 /p p 　　据介绍，“无接触”测温安检功能一体化的智能安检系统，以太赫兹人体安检仪为核心，将红外测温设备与太赫兹人体安检仪相结合，仅需被检人员正常步行通过安检区域，即可在无需停留的情况下，完成测温及安检，真正实现了“全过程无接触”模式，大大降低了安检人员与被检人员交叉感染的可能性。同时，无停留的快速通行效率，将原有的300人/小时增至1500人/小时，提升5倍，有效缓解了地铁人流聚集压力。 /p p 　　另外，重投华讯太赫兹集团研发的“太赫兹+红外”系列产品之一——太赫兹红外人体安检测温系统，已在福田交通枢纽测试，并已在深圳地铁集团推广使用。 /p p 　　据悉，该系统是深圳市发展改革委重点扶持的一批防控战疫重点项目之一。系统实现了“太赫兹技术+人工智能+红外测温”高度集成，创新使用非接触式的精准人体安检和测温功能，大幅提升安检工作效率，真正做到隔离式非接触安检测温。此次有针对性研发的太赫兹红外人体安全测温系统中加载的红外测温模块具有检测精度高、体温筛查快等显著特点，对体温超标目标实施实时拍照留存和及时自动报警。该系统投入使用，将大大降低安检人员与被检人员交叉感染的可能性，有效缓解人流密集场所安检压力。 /p