要知道“太赫兹技术”是什么技术,我们首先要了解“太赫兹”是什么东西。“太赫兹”,英文为“Tera Hertz”,tera是数量单位,代表10的十二次方,Hertz是频率单位(Hz = 1/s),太赫兹即代表1,000,000,000,000Hz。“太赫兹技术”中的“太赫兹”大多数时候指的是“太赫兹波”,太赫兹(THz)波是指频率在0.1~10 THz(波长为3000~30μm)范围内的电磁波。
所谓的“太赫兹技术”,指的就是利用太赫兹波的一种技术。那么太赫兹波和其它的波相比到底有什么特殊之处呢?
太赫兹波段
1、瞬态性:太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级,不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行时间分辨的研究,而且通过取样测量技术,能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰。目前,辐射强度测量的信噪比可以大于10^4,远远高于傅立叶变换红外光谱技术,而且其稳定性更好。
2、宽带性:太赫兹脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡,单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十太赫兹的范围,便于在大的范围里分析物质的光谱性质。
3、相干性:太赫兹的相干性源于其产生机制。它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生,或是由相干的激光脉冲通过非线性光学效应(差频)产生。太赫兹相干测量技术能够直接测量出电场的振幅和相位,可以方便地提取样品的折射率、吸收系数,与利用Kramers-Kronig关系来提取材料光学常数的方法相比,大大简化了运算过程,提高了可靠性和精度。
4、低能性:太赫兹光子的能量只有毫电子伏特,与X射线相比,不会因为电离而破坏被检测的物质。因此我们可以利用太赫兹做无损检测(毫米波、红外、超声技术也都具有这种优势,但是X-射线除外)。
讲了那么多太赫兹波的特性,那么太赫兹波又是怎么和杀菌水联系起来的呢?
太赫兹杀菌水利用了“无源太赫兹技术”,无源太赫兹产生的机理科学家研究发现无源太赫兹具有的理化特性与其发射源的天然矿物结构为“介观结构”有关。
无源太赫兹技术原理
无源太赫兹水中天然矿物经特殊处理形成“介观结构”,使其形成了巨大的比表面,在太赫兹波作用下大幅提升矿物电子捕捉性,获取水中或空气中的电子,从而形成电场。
当由矿物生成的电子(e-)遇H2O后放电,把H2O分离成H+离子和OH-;其中把e-传送到H+,把它们转化成雾化氢H;第三步,矿物吸收并保存H。当H原子被吸收后,只剩下了OH-。一些H原子形成了氢分子(H2),H2以气体的形式从水表面分离出来,从而使得水中的OH-非常丰富,PH值就上升了,最高可达12.5以上。
如此高的PH值,却不含有像Na+,CL-和SO4-这样的有高腐蚀离子,所以对人体无任何刺激和危害,可以直接饮用,对环境无任何排放。
研究证明,无源太赫兹还能将PH下降至2-2.5,只是因为特殊的天然矿物具有自发电特性能将H2O分离成H离子和OH离子。其中OH离子与介观结构矿物巨大的比表面正电荷结合,将大量的OH吸附并形成稳定烷基结构,使得水中的H非常丰富,PH值就下降,最低PH值可达1.0---2.5。
研究同样证明,无源太赫兹还能调节PH为中性,只是因为不同矿物表面所带电荷不同,通过太赫兹处理就可获得所希望的PH值。
目前,国外一些研究组织对无源太赫兹辐射已有初步的共识,即无源太赫兹是一种新的独特的辐射源。与其它太赫兹源相比,最明显的特点是具有自发电能力,调节体内生物电场。由于天然矿物具有吸收并辐射太赫兹波的能力,在生物体中形成电场,使各部位电场都保持一定的动态平衡,从而起到保健作用。
太赫兹杀菌水就是理由了这个过程中产生的强碱性和弱电性。太赫兹杀菌水为什么能够杀灭细菌病毒?一是因为它具有强碱性,PH值达到12(因为是纯物理产生的碱性,所以对人体完全没有影响),能够溶解细菌病毒的细胞膜;二是太赫兹杀菌水能够自身起电,产生12毫安的电流(对细菌病毒是致命的强电流),瞬间击破细菌病毒的细胞核。
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