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美英研制出能隔墙发现恐怖分子的新材料(组图)

http://jczs.sina.com.cn 2004年04月22日 09:10 舰船知识网络版
这种技术可广泛用于反恐

由数百个射线管构成的X光透镜

  采用新技术,利用太拉(10的12次方)赫兹光线穿透墙壁,观察墙后的情况,检查车站、机场旅客的行李,维修各种设备,已经不是什么新闻。但是,这一技术过去一直没有得到实质性的发展,主要原因是要想利用这种光线,必须研制出类似透镜或反射镜的装置,以折射这种光线,但是,这种材料自然界中没有,新材料一直也未能研制出来。不过,现在情况出现了革命性的转机,美国加里福尼亚大学一组科学家与美、英一些科研机构合作,已经研制出一种具有较强磁性特点
的新型人工材料,从而加速了这一新技术的发展进程。

  这种光线波束,介于红外与微波之间,直到近年来,才被命名为太拉赫兹光线。相对通常的激光而言,它的频率太低,对微波装置来说,其频率又太高。近年来,科学家们综合利用半导体、飞秒(10的负15次方)超短脉冲、超高频激光、粒子加速器等领域的研究成果,终于得到了太拉赫兹光源。

特殊形状的新材料可反射磁波

不同频率光线反射出来的牙齿图像

  研究表明,太拉赫兹光具有类似无线电辐射的较强穿透能力,辅以相应的折射、聚焦设备,可广泛应用于军事学、气象学、海洋学、医学等各种领域。这种新技术在军事、反恐领域具有非常广阔的应用前景,可用于新型雷达、全天候导航设备、远距离发现衣物内隐藏武器的探测仪器、检查配件质量的检测设备的研制。由于它对人体的危害较小,安全性较高,将在医学领域对X光射线形成强有力的竞争。另外,通过太拉赫兹光线获得的图像比较清晰,具有较高的对比度。不过,由于长时间内没能在这种光波影像记录方面取得应有的突破,加上新技术科技含量太高,成本较大,材料挑选工作又比较复杂,这一领域内的研究一度陷于停顿状态。

  1996年英国物理学家彭德鲁发现,由一定形状金属制成的微型部件可以对电场和磁场产生独特的应答。在这一理论的推动下,研究工作开始取得进展,最后研制出一系列所谓的“位变异材料”,这种结构材料的整体具有任何一种构成元素所不具有的电磁特性。加里福尼亚大学研制出的这种新材料,由石英片组成,加入了许多被称为“剪切环状共振器”的铜元素构件,每个共振器由两排同轴的铜丝接线组成,所有接线周边都有一个微型裂口,在大小接线上相对排列。每个共振器的宽度约为50微米,比头发还细,铜元素的排列如同晶格里的原子一样。虽然铜本身不具有磁性,但共振器依靠其几何形状的位变异作用,能够产生较强的磁应答效应,从而带动组合材料整体也具有了磁性。同时,共振器的位置不摆放在平面上,而是在一个类似蜂窝的合成面上,从而能够象透镜一样,折射太拉赫兹光线。

具有负折射系数的新材料

可反射太拉赫兹光线的新材料样品

  使用这种材料可制成类似X光透镜的新型透镜,其制造原理与X光仪器基本相同。利用光线可在仪器、空气及某种密度的材料间多次反射的特性,使用新材料制成非常细小的太拉赫兹射线管,使其在内部均衡弯曲以利光线多次反射,然后按照一定的模式,把多个射线管组合配置起来,就可制成实用的仪器了。由于这种新型位变异材料具有负折射系数,能使石英片上的光线在照射到角落时,向其它方向折射,因此也可应用于深水及空中探测导航领域。利用这种材料、新技术研制而成的新设备,可以发射太拉赫兹光线,在不产生明显偏离的情况下,穿透任何材料,产生“隔墙有眼”的效果。可最先得到实际应用的领域是军事及反恐,利用它,安全警卫人员和特种部队官兵可轻易透视旅行箱及劫持人质的恐怖分子所藏身的砖墙,而不被恐怖分子所警觉,从而极大地提高制止犯罪、完成特种任务的行动效率。(书山)


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