[博太科研]博太赫茲聯合上海理工大學，研制成功三重全反射式ATR太赫茲探頭，大幅提升液體檢測靈敏度

時間：2025年02月05日     發布人：

      在藥品生產、食品安全、化工檢測等領域，如何快速、精準地分析液體成分一直是行業難題。傳統檢測技術受限于靈敏度低、抗干擾能力弱，難以應對微量成分變化的挑戰。近日，博太赫茲信息科技（武漢）有限公司聯合上海理工大學等單位研發成功基于三重衰減全反射（ATR）太赫茲探頭，將液體檢測靈敏度提升至傳統方法的3倍！相關成果發表在Optics Express Vol. 33, Issue 3, pp. 5021-5030 (2025)。https://doi.org/10.1364/OE.546161

      該研究成果中使用了博太赫茲公司的明星產品光纖耦合式太赫茲光譜成像系統主機（BT-FTS5500）。來自博太赫茲的光學工程師全程參與了三重全反射ATR太赫茲檢測探頭的設計和實驗驗證工作。

技術亮點：三重全反射ATR如何實現靈敏度飛躍？

       傳統單次反射ATR探頭存在兩大痛點：1、靈敏度低：僅單次反射導致太赫茲波與樣品相互作用有限；2、抗噪能力差：微弱信號易受環境干擾，檢測精度不足。

       研究團隊創新設計七邊形硅棱鏡，通過三次內部反射大幅延長太赫茲倏逝波與液體的接觸路徑。核心設備光纖耦合式太赫茲光譜成像系統（BT-FTS5500）集成了全光纖飛秒激光器、機械延遲線和采集板，能夠生成高質量的太赫茲脈沖信號。實驗表明：

?相互作用距離提升3倍（從72微米增至216微米）

?靈敏度提升3倍，可識別乙醇溶液濃度2%的微小變化；

?精準區分水、乙醇、丙酮等極性溶劑，吸收曲線差異顯著。

▲圖1：光纖耦合式太赫茲光譜成像系統（BT-FTS5500）搭載三重全反射ATR太赫茲探頭，棱鏡設計實現三次內部反射，顯著增強信號強度。

博太赫茲設備：科研突破的強力引擎

       研究團隊采用光纖耦合式太赫茲光譜成像系統（BT-FTS5500）主機完成關鍵實驗，結合作者創新設計的三重全反射太赫茲ATR探頭，實現了對液體樣品的高靈敏度分析。該設備不僅具備高精度的時間分辨能力，還能在寬頻范圍內進行快速掃描，為復雜液體成分的分析提供了強有力的工具。

▲圖2：光纖耦合式太赫茲光譜成像系統主機（BT-FTS5500）+三重全反射ATR探頭的信號質量圖片

實驗結果：從理論到驗證

       光學常數精準提取：通過三重反射探頭，研究團隊成功測量了純水、甘油、絕緣油的光學常數（折射率、消光系數、吸收系數），數據與傳統單次反射結果高度一致，驗證了設備的可靠性。

▲圖3：三重反射探頭（紅色）與單次反射（藍色）數據吻合，證明其高精度特性。

1??極性溶劑精準區分：對水、乙醇、異丙醇、丙酮的測試表明，其吸收譜與透射譜在0.2-1.6 THz范圍內呈現顯著差異，探頭可快速識別不同溶劑。

▲圖4：水（強吸收）與異丙醇（弱吸收）差異明顯，探頭可輕松區分。

2??乙醇溶液靈敏度驗證：在乙醇濃度梯度測試中，三重反射探頭的吸光度變化斜率是單次反射的3倍，可檢測2%的濃度差異。

▲圖5：三重反射（左）清晰區分90%-100%乙醇溶液，單次反射（右）分辨率不足。

應用前景：從實驗室到生產線

       這一技術的成功研發為藥品生產、食品安全和化工檢測等領域帶來了新的可能性。通過提高檢測靈敏度，企業能夠更早、更準確地發現液體中的微量成分變化，從而提升產品質量、保障食品安全，并優化化工生產過程。此外，該技術還有望在環境監測、生物醫學等領域發揮重要作用。

1??藥品質檢：快速檢測藥片成分均勻性，識別微量雜質；

2??食品安全：精準分析食用油、酒精飲料的純度；

3??化工監測：在線實時監控高吸收液體（如強酸、強堿）的濃度變化。

博太赫茲：助力中國太赫茲科研和應用領跑全球

       作為國內太赫茲設備領軍企業，博太赫茲的光纖耦合式太赫茲光譜成像系統（BT-FTS5500）已成功支持多項前沿研究，涵蓋生物醫學、材料科學、工業檢測等領域。此次成果再次證明：

?設備穩定性強：長時間實驗數據一致性高；

?擴展性優異：可適配多種定制化探頭；

?技術領先：助力科研團隊突破國際技術壁壘。

       太赫茲技術正從實驗室走向千行百業，而高靈敏度檢測設備的突破將成為產業升級的關鍵推手。博太赫茲以創新為核，持續為科研與工業客戶提供高性能、高可靠性的解決方案，賦能中國智造！

       說明：文章中的圖片均來源于Optics Express Vol. 33, Issue 3, pp. 5021-5030 (2025)。https://doi.org/10.1364/OE.546161