方案概述
太赫兹波(0.1-10 THz)是介于微波与红外波段之间的电磁波,光子能量低无电离损伤,对氢键、范德华力等生物弱相互作用高度敏感,可获取生物样本独特分子“指纹光谱”,实现无标记无损检测。
本方案覆盖远场宏观检测—微米级近场显微—纳米级超分辨成像完整尺度链条,包含传统远场太赫兹时域光谱系统、太赫兹近场探针扫描系统(微米分辨)、太赫兹散射式扫描近场光学显微镜(纳米分辨)三类核心设备,融合光谱检测、成像解析、太赫兹生物效应研究三大技术方向。面向医院临床、生物医药科研院所、药企、中药质检单位,可完成从组织、细胞到单生物分子的多尺度分析,支撑疾病早期筛查、病理鉴别、药物研发、手性药物质控、中药材真伪溯源、单细胞/单分子生物基础研究,解决传统手段试剂消耗大、分辨率不足、难以观测微纳生物异质性等痛点,助力精准医疗与生物医药基础科研升级。
检测原理
太赫兹频段与生物分子转动、振动能级匹配,不同物质会产生特征指纹光谱;通过飞秒激光产生、探测太赫兹脉冲,采集样品前后时域电场信号,傅里叶变换得到频域信息,计算吸收系数、折射率、介电常数等光学参数,结合AI算法完成定性识别与定量解析。整套方案分为远场、微米近场、纳米近场三层技术原理:
1.远场太赫兹时域光谱(THz-TDS)
包含透射、反射、ATR衰减全反射三种探测模式。透射模式适合固态分子、薄组织切片;反射模式不受样品厚度限制,用于厚离体组织、皮肤在体检测;ATR模式依靠棱镜倏逝波,削弱水的强吸收干扰,适配血清、细胞悬液、离体组织等生物样本。
2.太赫兹近场探针扫描系统(TA-TDS-NFD/FFD,微米级近场)
基于光电导微型探针近场探测原理,探针置于样品微米级距离,突破远场衍射极限,实现微米空间分辨;支持远场发射-近场探测、远场发射-远场探测、选配近场激发-近场探测模式;全保偏光纤光路,搭配光学显微镜实时监控探针-样品间距,实现单细胞、组织微区的光谱与成像检测。
3.太赫兹散射式扫描近场光学显微镜(TA-THz-SNOM(lite),纳米级近场)
将THz-TDS时域光谱系统与AFM原子力显微镜一体化集成。纳米金属探针将入射太赫兹局域增强,产生纳米尺度近场,探针逐点扫描样品,采集散射近场信号,突破衍射极限,实现优于40 nm的纳米级空间分辨,获取单分子、病毒、细菌等纳米尺度生物样本的光谱与形貌耦合信息;支持高阶近场解调,透射/反射模式切换;THz-TDS模块可单独拆出作为远场光谱仪使用,一机两用。
■ 生物分子:氨基酸、蛋白质、神经递质、糖化蛋白、肿瘤标志物、铁蛋白、Aβ淀粉样蛋白单体/寡聚体/原纤维,识别分子构象与聚集状态;
■ 细胞与微生物:肿瘤细胞、细菌群落、动植物单细胞、单细菌、假病毒,评估药物干预效果,表征胞内组分、生物膜异质性;
■ 组织与亚细胞结构:离体脏器、肿瘤、脑组织切片,区分正常组织与微小病灶;
■ 体液样本:血清、脑脊液,开展脑胶质瘤、冠心病相关标志物筛查;
■ 药物与中药材:手性药物对映体、制剂样品;人参、三七等药材,实现真伪鉴别、产地溯源与生长年限判定;
■ 纳米生物材料:生物薄膜界面,解析纳米尺度介电特性。

方案配置
| 一、远场太赫兹时域光谱系统 |
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1.集成式太赫兹时域光谱仪 TA-TDS-INT 主机集成:飞秒激光源、太赫兹收发天线、高精度二维扫描平台、内置延迟线、整机光路一体化,免光路调试、插拔即用;支持时域 / 频域 / 吸收 / 层析多模式成像,光斑≤1mm,横向成像≤0.5mm、纵向分辨率 80μm。 全部磁吸快插式。 ■ 透射光路模块 TA-TPSG40 透射光谱 + 透射成像,成像范围≥20×20mm,可定制。 ■ 反射光路模块 TA-RPSG40 表面光谱成像,用于种皮外观、表层病害、品种表皮指纹识别。 ■ ATR 衰减全反射模块 TA-ATRSG40 高阻硅梯形晶体,适配生物组织成像检测,可拆洗晶体。 |
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2.分离式太赫兹时域光谱仪TA-TDS-SEP ■ 主机+测量探头模式,缆线长度可定制 ■ 配置灵活,应用便捷 ■ 高精度运动单元:机械臂TA-SMA1、TA-SMA2可选;三维扫描台TA-SR1、TA-SL1、TA-SS1可选 ■ 开放灵活,适配多种测量探头:探头模块TA-RP90、TA-TP180、TA-RP45、TA-ATR、TA-RP15、TA-CP-23-180可选 ■ 紧凑的外形尺寸 ■ 配备专业分析软件包 |
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二、微米级|太赫兹近场探针扫描系统TA-TDS-NFD/FFD ■ 系统主机:飞秒激光器模块、延迟线模块、DC采集、LNA放大、高压模块、AI边缘计算模块; ■ 探头套件:近场探头+远场探头,双探头共用发射天线、4F光路; ■ 配套:光学显微监控模块,实时观测探针-样品; ■ 可选附件:除湿模块TA-POAD01/TA-NG01;TA-EDGE-MAI边缘计算机,TA-IS(v1.0)AI图谱SDK; ■ 测量模式 标配模式:远场发射+近场探测;远场发射+远场探测; 选配模式:近场激发+近场探测; ■ 关键性能:近场模式成像分辨率≥20 μm;光谱范围0.1-2.5 THz;100 μm×100 μm成像≤2 min。 |
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三、纳米级|太赫兹散射式扫描近场光学显微镜 TA‑THz‑SNOM (lite) ■ 太赫兹时域光谱仪模块:飞秒光纤激光器、多组延迟线、锁相放大模块、光电导天线、镜组机箱;模块可独立拆出作为远场 THz‑TDS 使用;
■ THz 图谱分析 AI 平台:THz-SNOM 专用控制软件、AI 算法包(预处理、高阶解调、图像配准、深度学习分析);
■ 关键性能:近场空间分辨率优于40 nm;近场频谱宽度0.5-2 THz;支持 1D 趋近曲线、2D/3D 扫描;高阶锁相解调 n=1~5。
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3.AI 智能算力分析单元(科研 / 质检选配) ■ TA-IS (v1.0) AI 图谱分析 SDK |
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4.气源除湿配套设备(实验室长期稳定检测必配) ■ 便携式无油空气干燥机 HT-POAD01(适合中小型实验室) ■ 一体式氮气发生器 HT-NG01(精密光谱实验室首xuan) |
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标准化建设能力
■ 核心战略:标准引领·价值高地
我们不仅是技术的践行者,更是行业标准的制定者。通过“主导国标+发布团标+推进ISO”的三级标准战略,构建技术护城河,实现从“卖产品”到“卖标准”的跨越。
■ 标准建设成果
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标准层级 |
标准名称/内容 |
标准状态 |
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国家标准 |
《太赫兹时域光谱仪》,标准计划号:20255723-T-604 |
已立项 |
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《太赫兹散射式扫描近场光学显微镜》,标准计划号:20255721-T-604 |
已立项 |
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《光学传递函数 第1部分:术语、符号》,标准计划号:20252505-T-604 |
已报批 |
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《光学传递函数 第2部分:测量导则》,标准计划号:20252504-T-604 |
已报批 | |
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团体标准 |
《市政井盖信物融合监测系统技术规范》,T/SHFIA 000022-2021 |
已发布实施 |
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《太赫兹光谱数据库及数据采集处理规范》,T/QGCML 4289-2024 |
已发布实施 |
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| 《智能煤质快检系统》,T/CMEEEA 044-2025 |
已发布实施 |
■ 实验室CNAS检测+校准能力
符合ISO/IEC 17025:2017 以及 CNAS 特定认可要求
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能力类别 |
检测对象 |
可测/校准参数 |
测量范围 |
扩展不确定度(k=2) |
检测标准/校准规范 |
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检测能力 |
太赫兹材料 |
太赫兹特征波长 |
/ |
/ |
Q/AGJ0840-2017 4.5.1 |
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太赫兹材料 |
光谱透过率 |
/ |
/ |
Q/AGJ0840-2017 4.5.2 |
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太赫兹材料 |
折射率 |
/ |
/ |
Q/AGJ0840-2017 4.5.3 |
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太赫兹材料 |
吸收系数 |
/ |
/ |
Q/AGJ0840-2017 4.5.4 |
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太赫兹材料 |
光谱漫反射比 |
/ |
/ |
Q/AGJ0840-2017 4.5.5 |
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校准和测量能力 |
太赫兹光谱仪 |
频率(波长)修正因子 | 0.1~2.5 THz | U_rel=1.2% | JJF1603《太赫兹光谱仪校准规范》 |
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太赫兹光谱仪 |
光谱透射比 | 0.1~2.5 THz | U_rel=12% | JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》 | |
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太赫兹光谱仪 |
光谱反射比 | 0.1~2.5 THz | U_rel=15% | JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》 | |
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太赫兹光谱仪 |
动态范围 | ≥30dB | U_rel=5% | JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》 | |
| 太赫兹波长测量仪 | 波长 | 400~4000 cm⁻¹ | U_rel=2% | JJF(军工)183《太赫兹波长测量仪校准规范》 | |
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太赫兹源 |
辐射功率 | 10μW~200μW | U_rel=21% | JJF(军工)118《太赫兹源辐射参数校准规范》 | |
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太赫兹源 |
辐射功率 | 200μW~70mW | U_rel=13% | JJF(军工)118《太赫兹源辐射参数校准规范》 | |
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辐射型太赫兹功率计 |
功率 | 10μW~200μW | U_rel=21% | JJF1600《辐射型太赫兹功率计校准规范》 | |
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辐射型太赫兹功率计 |
功率 | 200μW~70mW | U_rel=13% | JJF1600《辐射型太赫兹功率计校准规范》 | |
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太赫兹光电探测器 |
功率 | 10μW~200μW | U_rel=21% | JJF(军工)145《太赫兹光电探测器校准规范》 | |
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太赫兹光电探测器 |
功率 |
200μW~70mW | U_rel=13% | JJF(军工)145《太赫兹光电探测器校准规范》 |
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