太赫兹波是频率介于微波与红外光之间的电磁波,具有光子能量低与穿透性特殊的特点。许多生物大分子的振动与转动能级位于此频段,有助于获取指纹谱,因而使得太赫兹波在生物医学领域的应用成为太赫兹科学技术的研究热点之一。本文针对太赫兹波生物医学光谱成像检测需求,在太赫兹波衰减全反射成像机理、技术及细菌与生物组织等样本检测方面进行了理论与实验研究,主要内容如下:1.理论研究衰减全反射方式下太赫兹波与物质相互作用的机理。分析了倏逝波穿透深度与有效厚度的影响因素,以及后者在弱吸收样品近似与精确求解下的差异。推导了连续与脉冲源下样品参数的提取方法,特别对连续源系统中的样品提出了基于近似有效厚度的折射率与吸收系数计算方法,对脉冲源系统中的样品以葡萄糖溶液为例,定量评估了系统的检测极限与灵敏度。2.理论和实验研究太赫兹波衰减全反射成像技术。分别提出了基于垂直扫描和水平扫描移动棱镜原理的成像方法,开展了基于棱镜设计与偏振选择的系统优化,仿真分析了入射光斑大小及收集透镜焦距对信号收集的影响,提出了改进型收集光路与棱镜补偿机制,用以提升结果精确度和优化图像分辨率。对于垂直方法,利用p偏振入射底角为21?-31?的三角形棱镜获得了最佳结果精确度与重复性。对于水平方法,使棱镜出射光位置不变优化了信号收集,使取样光斑不受光路多次反射影响提高了结果精度,使扫描过程中焦点偏移量大大减小改善了分辨率退化问题,最终实现大尺寸样本高分辨率高灵敏度高精确度成像。3.利用太赫兹波衰减全反射成像实现细菌的原位检测。结合异种细菌对太赫兹波差异吸收的特点及衰减全反射方式下样本无复杂预处理探测的优势,实现了同种与异种细菌的原位识别与区分。针对原始图像中细菌与琼脂培养基对比度较低的现象,采用数字图像处理技术实现了细菌的自动定位、附色与鉴别。定义细菌吸收与琼脂吸收比作为菌种区分的量化指标,显著提高结果重复性与稳定性。4.利用太赫兹波衰减全反射成像实现多种生物组织的快速无标记检测诊断。根据不同种类与状态组织对太赫兹波介电响应的差异,对新鲜猪肉,比较其肥瘦部位在不同入射角、频率、温度与成像装置下的区分效果,探求大尺寸组织高分辨率高灵敏度探测的实验条件。对鼠脑创伤,比较样本不同探测截面与切取方式下的检测效果,评估诊断的可靠性,并通过分析创伤灶对应水肿区域面积的大小,实现创伤分级诊断。对鼠脑胶质瘤,采用图像处理技术快速定位病变部位,并通过定义胶质瘤区域与正常区域反射率的比值,实现肿瘤的定量识别,再采用正常组织灰度均值归一化方法,增强不同次检测结果的可比性,实现肿瘤的边界划分。