石油化工产品新型检测“武器”：太赫兹光谱

20世纪40年代，光谱分析技术逐渐进入石油工业领域，各种光谱分析方法如紫外吸收谱、红外吸收谱、拉曼光谱等被广泛应用。随着石油在工业生产、交通运输及生活中的广泛应用，各行各业的分析工作者都期盼着能有一种分析方法能够快速反馈原料、中间产物及产品质量情况。太赫兹光谱技术是国际上近年来发展起来的一种非接触测量技术，它利用物质对太赫兹频带的不同特征吸收谱，分析研究物质成分、结构及其相互作用关系，可同时获得强度和相位谱，具有时间分辨率高、相干探测及测试与数据处理方法简单等优点，在一定程度上满足了在线快速测量的需要，为石油及相关产品的光谱学研究提供了新的分析手段，是傅里叶变换红外光谱、x射线及近红外光谱的互补技术，显示出了广阔的应用前景。
　　太赫兹（THz）波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波（1THz=1012Hz），波长在0.03mm到3mm的范围。作为一种新的探测手段，THz光谱技术应用于石油产品分析有其独特的性能。一般情况下，只有原子之间或基团之间强的作用才能在该区域有所响应，但是对于分子之间弱的相互作用（如氢键）、大分子的骨架振动（构型弯曲）、偶极子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶格的低频振动吸收频率则对应THz波段范围，这些振动所反映的分子结构及相关环境信息在THz波段内表现为不同吸收峰的位置或强度，有机分子的这些光谱特性使得利用THz技术鉴别石油产品结构、构型环境对其状态的影响成为可能。中国石油大学光传感与光探测实验室已建成太赫兹波谱与探测技术平台，在国内率先将THz技术应用于石油化工产品检测，研究了润滑油、汽油、柴油、等多种油品在THz波段的光谱特性和理化性能，探究了油品特征吸收的模式来源，为利用THz波谱表征和探测石油化工产品提供了实验基础。
　　目前，国际上已公认THz是一种新的、有很多独特优点的辐射源，THz技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之四，而日本于2005年1月更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。中国石油大学光传感与光探测实验室THz研究团队将致力于THz技术在能源领域的应用基础研究，建立石油化工产品、岩石有机质等体系的太赫兹指纹谱库，解决油品THz检测与性能预测、井下流体光谱识别等关键技术难题，进一步提升中国石油大学在THz技术应用领域的国际地位。