Abstract
本論文成功的展示了實驗系統對不同厚度、不同材質及不同混和比例的液體薄膜穿透率的鑑別。我們以實驗室隨手可得的光阻溶液、酒精、及去離子水等為待測液體，將它製成薄膜的形式，量測THz電磁脈衝穿透這些樣品的訊號變化，再加以比較分析。實驗結果發現光阻薄膜的穿透訊號與其厚度相關性不大，此乃薄膜厚度太薄，在吸收率不是甚大的情況下，穿透訊號自然不會有可觀的變化，因此結果只顯示出量測系統的不準度。至於酒精薄膜，我們發現其穿透訊號不論在時間延遲或頻譜振幅的變化上，都有明顯的效應。甚至不同厚度的量測結果，都可合理的加以鑑別。由此我們瞭解到薄膜厚度選擇對特定靈敏度的實驗系統而言，是鑑別上的決定性因素之一。 此外，不同種類的液體由於吸收率的不同，也是厚度鑑別尚須考慮的另一因素。本實驗以去離子水為例，量測其穿透訊號及其頻譜，發現僅0.05cm厚的水膜，即可將THz電磁脈衝的能量吸收殆盡。因此對水而言，由於其吸收係數遠大於酒精，故改變不同厚度並無法有效加以鑑別(除非考慮更薄的水膜)。 關於不同混成比例液體薄膜之相關研究，我們嘗試以水及酒精製成各種不同濃度的混合溶液，發現其穿透訊號的大小均介於純水與純酒精之間，並且與濃度的相關性甚大。此結果提供了THz時域光譜技術在溶液濃度鑑識的可行性，可作為日後鑑定血糖濃度等其他應用的參考。 另一方面，頻譜分析的方法亦是本論文重要的課題。我們提出一套簡單的數據處理流程，可迅速求得物質的吸收係數與折射率的頻譜。這部分可分為穿透式與反射式量測兩方面。實驗上以酒精為穿透式量測的樣品，以水為反射式量測的樣品，並分別計算其介電特性。可以發現酒精的吸收係數與折射率在某特定頻區與文獻結果相近，而水反射則有明顯的失真。此乃因水反射的訊號十分微弱，易受雜訊干擾，故造成分析上相當大的誤差。因此系統訊雜比(S/N ratio)的控制亦將是日後量測上亟待克服的重點。 在飛機模型對THz電磁脈衝的散射量測上，我們發現低頻移動的現象，並提出相關的解釋。可以預期，目標物尺寸的選擇與系統光束的校準工作是有待改進的方向。而雷達橫截面的頻譜中間些微的共振區特性，則與理論相符。我們相信，不同角度散射的結果，將可得到不同的頻譜特性，這是未來我們的實驗目標。此可應用於國防上敵機的偵測，藉此判定其種類及方位，是一個深具發展空間的新領域。