零辐射、动态安检 太赫兹安检技术兼顾安全与效率

水果 · 2016-11-02 15:24:07 ·产经

机场、火车站、地铁站等场所的安检,常常因为涉及人身安全、效率及隐私等问题,从而成为关注焦点。成都等地发生的X射线安检仪风波即是一个例证。人体安检能否规避健康与伦理风险?现有人体安检仪能否兼顾安全与

   机场、火车站、地铁站等场所的安检,常常因为涉及人身安全、效率及隐私等问题,从而成为关注焦点。成都等地发生的X射线安检仪风波即是一个例证。人体安检能否规避健康与伦理风险?现有人体安检仪能否兼顾安全与效率?成为公众非常关切的问题。

近日,一场带有科普性质的“被动式太赫兹人体安检技术演示活动”为大家展现了这样一种可能:因为检测设备只是被动接收人体和物品本身所发射出的太赫兹波,进而转换成像进行检测,从而实现了人体安检的零辐射和零伤害。

安全无忧的新型人体安检技术

这场别开生面的新技术演示活动,是在设立于北京亦庄锋创科技园的北京市科协院士专家工作站内进行的。

北京航天易联太赫兹项目组负责人赵光贞博士在演示现场给记者们讲解太赫兹人体安检技术原理和特点

演示现场,两台类似银行ATM机一样的大家伙相对而立。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,依次从机器前走过时,检测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。据介绍,这台设备名叫“被动式太赫兹人体安检仪”,是刚刚在杭州G20峰会执行过安检任务的最新高科技产品。

“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。”现场演示解说的赵光贞博士,是航天十一院下属研发单位——北京航天易联科技发展有限公司太赫兹项目组的负责人。据他介绍,目前人体安检仪,从技术原理上分为X光、毫米波和太赫兹波这三种,而在实现方式上,则分为主动式和被动式两种。

“我们研发的这个仪器属于被动式太赫兹人体安检仪,是相对于X光射线和毫米波这类主动式检测仪而言的。主动式就是由机器发射出一个光源,对被测物体进行辐射检测;而被动式则是机器被动接收人体发射出的太赫兹波来进行检测,这就在本质上决定了它是一种零辐射、零伤害的人体检测技术。”

据赵博士介绍,人体体温可以发射出太赫兹波段的光波,经过仪器吸收处理转换,形成相应的二维成像,如果有可疑物品,检测图像上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。即便是主动式太赫兹波安检仪,它对人体也是无害的,这是由太赫兹波本身的特性所决定的。

院士解读:无辐射缘于太赫兹波单光子能量低

那么,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?对此,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为观摩技术演示活动的记者们详解了太赫兹波的特性及科学原理,以及未来的应用前景。

姚建铨院士

据姚院士介绍,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。

为了说明太赫兹波的特性,姚院士还即兴画了一幅图。他说,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。

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。

除了安全性好,姚院士还总结了太赫兹波的其他优势特点:可成像、可探测物质成分。他解释说,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;另外,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。也就是说,太赫兹波不仅能检测成像,还可以检测物质成分,这样就可以有效甄别炭疽病毒、毒品、爆炸物等危险物质,也可运用到药品成分检测等方面。

被应用在杭州G20峰会上的被动式太赫兹人体安检仪

太赫兹率先发力安检领域 兼顾安全与效率

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。美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区都将其作为一个重要研究领域。目前,商用太赫兹人体安检成像设备已经在国外投入正式使用。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的安检也使用该类设备。

国内对太赫兹技术的研发应用主要在安检领域。据了解,研发、生产太赫兹安检设备的,除了北京航天十一院之外,上海、安徽、深圳等地的一些科研院所也在进行相关设备的研发生产。前文所提用于科普演示的被动式太赫兹人体安检仪,就是由航天十一院下属的北京航天易联科技发展有限公司研制生产的。

据该公司负责人介绍,这场科普活动只是演示了静态扫描,即被检测人员或者物品需在设备前停留几秒。静态扫描情况下,该设备分辨率已经能达到1-2厘米。也就是说,1、2厘米的东西它都能检测出来。“这套设备是我们的第一代产品,它还能实现动态扫描,就是在人员行进中完成扫描检测,非常快捷!”但是该负责人也表示,第一代产品虽然能够实现动态扫描,但会对成像清晰度有一定的影响。据他透露,目前他们已经研制生产出了最新一代产品。在动态检测模式下,成像清晰度基本与第一代产品静态模式下的效果一致。“我们可以根据应用场所和安检级别的不同,选择设置静态扫描模式或者是动态模式。动态模式适合人流量密集、安检级别高的场所,比如机场安检,既能节省安检时间也能进行有效筛选检测。”

据了解,第二代被动式太赫兹人体安检设备正在测试使用中,示范应用点已经确定。

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