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利用THz时域光谱(THz-TDS)技术研究了多个不同类型的物质体系，以此来考察不同材料在THz波段的光谱响应，探索THz光谱与物质组成和结构之间的关系。研究了碱卤无机盐化合物在0.3-1.4 THz波段的吸收系数、折射率及复介电函数。进一步利用洛仑兹色散理论模型，对NaCl晶体进行理论计算，得到了与实验值非常吻合的拟合结果，理论分析指出NaCl晶体在远红外波段存在着一个主要的横向光学声子振动模。
利用THz-TDS研究了维生素B族及青霉胺手性药物分子的低频运动模式，结果表明THz-TDS对分子结构有着非常敏感的响应，证实了THz光谱对分子结构提供了指纹检测的一种可能性。结合量子化学计算，理论预测了分子的低频振动频率，并把运动模式做了归属，结果表明在THz波段的低频振动主要是由于分子之间相互作用或分子集体振动的贡献。
分析了THz-TDS实验系统误差，主要涉及三个方面：实验环境变化引起的THz信号长期不稳定、探测器和辐射热引起的背景噪声、机械精度限制引起时间延迟装置的位移误差。实验数据结合数字模拟，分析了实际的实验条件下系统误差对测量结果的影响。
在原有THz-TDS装置的基础上，设计了转动样品架及新的采集数据方式，这种方法在每个时域点依次记录几个样品的数据，在一次扫描过程中可以同时得到几个样品的THz时域光谱，主要实现快速测量多个样品以及消除THz信号长期不稳定带来的影响等作用。采用数字模拟的方法，假设THz振幅波动为一周期函数，证明了新的扫描方式比常规方法在测量低吸收样品时更具可靠性的优势。采用新的扫描方式实际测量了两组样品，测量结果证实，它不仅提高了同一样品THz信号的重复性，也极大提高了装置的检测灵敏度。