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Theme-based Research Scheme 2016/17 (Sixth Round) Award

项目名称:用于太赫兹光谱和成像的小型化系统设计

摘要

按世界卫生组织的估计,全球每年因误食污染食物而致病的人口高达6亿,当中约42万人死亡。在大中华地区,数年前在中国大陆发生的毒奶粉事件和近期台湾的地沟油事件之后,食品安全成为全民关注的焦点。在药品安全领域中亦存在着相关的问题,如2015年震惊全台湾的药品添加工业原料碳酸镁的事件。当前,食品、药品以及保健品的安全问题已为医疗保健系统带来沉重的压力,亦在社会经济及民生健康的发展上造成了一定程度的阻碍。

太赫兹是一种电磁波,其频率界乎于微波和红外线之间,用途非常广泛。例如,太赫兹波的水分子高敏感度能有效地区分身体内的正常组织和癌变组织。另外,因植物油脂和动物油脂对太赫兹辐射的折射系数和吸收速率均随频率和温度的增加呈现不同的变化,太赫兹波还可精确地区分油脂种类。太赫兹技术在日常生活中的应用层面广泛,如检测奶粉中的三聚氰胺、食物中的抗生素、蔬菜中的农药残留、以及食品或药物中的外来物质等。

鉴于太赫兹技术广阔的应用前景,国内外的研究机构已开展太赫兹技术的研发工作。但在缺乏高经济效益的太赫兹信号源以及造价昂贵的测试设备的情况下,太赫兹的研究和应用有着很高的入门门槛。因此,假若能够成功研发小型化、低成本的太赫兹成像与波谱系统,不但可大力地推动太赫兹技术的研究和应用,更可解决一些迫在眉睫的社会问题。本专案旨在研发小型的太赫兹系统,具体包括小型、高效的太赫兹源和检测器,太赫兹高速波束扫描器件和相关的信号处理以及图像显示技术。与此同时,专案团队将利用实验室已建设的太赫兹设备以开展生物医学成像、化学光谱学和图像显示技术的研究工作。专案团队由多个跨学科的国内外知名专家、教授和学者组成。我们深信,透过团队的共同努力,研发太赫兹系统及技术不仅可促进高解析度生物医学成像,检测高附加值材料以及食品安全等领域的发展,还可为香港、大中华区,乃致全世界的经济发展做出贡献。

专案预期成果包括:

  • 小型化的太赫兹成像与光谱学系统
  • 化学与生物化合物的太赫兹波谱资料库
  • 与太赫兹系统相关的基础技术研究成果,并发表在国际知名期刊上

要点

  1. 太赫兹是微波和红外线之间的电磁频谱
  2. 太赫兹是一种非电离辐射波, 相对于电离辐射波,如X光,其作用于人体较为安全
  3. 太赫兹光谱学可检测食品及药物中的污染物
  4. 利用太赫兹辐射波对水分子高敏感度特性,可有效地检测癌细胞
  5. 目前太赫兹设备体积大及价格昂贵
  6. 团队汇聚了电子工程学、材料科学、生物及化学等领域的专家、教授和学者,互相协作,进行创新的太赫兹研究
  7. 目标是设计出低成本、高效能及小型化的太赫兹光谱和成像系统