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已有的大量研究表明，太赫兹时域光谱(THz—TDS)技术对探测物质分子结构存在的微小差异和变化非常灵敏，具有反映物质分子结构的指纹特性。寻找一种THz波段简单有效的成分分析方法具有一定的现实意义，在化学、材料、安全检查、质量监控等方面有许多潜在应用。另外THz波透过样品以后携带大量信息，如何利用这些信息进行成像也将成为探测混合物成分空间分布的有效手段。
本文将整个测量波段的THz吸收谱作为物质的指纹特征，建立并发展了THz波段化合物成分分析方法。经研究发现，数据处理过程中考虑样品表面的透射系数可以使分析精度提高一倍以上，从而为该方法的实用化打下良好的基础。THz波能量为毫电子伏特，这使得它在对能级相差很小的化学混合物分析中具有特殊的优势。实验及分析结果表明，该方法对同分异构体(苯甲酸及其三种互为异构体的衍生物)混合物、相似物(蒽醌、苯醌和二苯甲酮)混合物、生化物质(腺苷、胞苷等)混合物的成分及相对含量分析简单有效。误差分析表明，该方法的测量精度优于10％，精度的进一步提高受现有THz源稳定性等条件的限制。与高效液相色谱法的比对研究表明，该方法得到的结果是可靠的。
将THz谱学与THz成像相结合，实现了混合物中各成分的空间分布成像。对苯甲酸及其衍生物的混合物实验表明，该方法可直观地给出各成分在混合物中的空间分布。此外，利用THz—TDS成像信息量大的优点，研究了THz时域谱和频域谱上不同的数据处理方法对于THz成像质量的影响。对弱吸收样品及信封内树叶成像的实验结果表明，对不同的样品需采取不同的成像方法，以获得最佳成像质量。