太赫兹辐射(Terahertz),也被称为太赫兹波,亚毫米波或远红外电磁辐射,该波段的电磁波频率分布在100GHz~10THz(波长位于3mm~0.03mm)之间,由于介于红外光与毫米波之间,因此有着微波与红外的特性。与可见光,红外辐射,X射线等辐射类似,可以作为物体成像使用的光源,对于非极性材料组成的物体,太赫兹波有着很强的穿透能力,因此就可以将太赫兹波用于物体的内部结构成像或者对缺陷进行分析,得益于这种穿透特性,太赫兹成像有着较大的应用潜力,尤其是在安检领域,航空航天领域以及材料的无损检测领域。并且作为一种新型的成像方式,可以对其他的成像方式进行补充。层析成像技术就是一种可以对物体的内部结构,组成材料分布进行三维成像的成像技术,在其他波段上,该技术得到了有效的应用,如在医学安检领域广泛应用的X射线CT技术,光学OCT技术等。太赫兹同样对于物体有着较好的的穿透能力,因此这些技术也能适用于太赫兹波段,与X射线不同的是,由于太赫兹仅有4meV的极低的光子能量,因此太赫兹波对于被检测物体不会产生电离效应,具有很高的安全性,因此可以有效地作为X-CT的补充检测手段。本文主要对太赫兹层析成像即透射式太赫兹层析成像以及反射式太赫兹层析成像两种不同方式的层析成像技术进行了理论和实验研究,并分析了影响分辨率的因素。其中透射式太赫兹CT成像技术使用太赫兹impatt固态源产生连续波,对被测物体进行透射,用高莱盒探测器进行信号探测,具有高功率高灵敏度的特点,使用滤波反投影算法和联合代数迭代算法两种算法对实验数据进行处理,获得样品断层图像;太赫兹反射层析成像使用太赫兹TDS系统,对物体进行脉冲辐射,探测物体表面深度下面不同结构的分布,使用较为新颖的PPEX算法对反射回探测器的信号进行处理,重建被测样品表面深度下面的断层结构。本论文的主要研究内容以及主要工作如下:1.对太赫兹层析成像的理论进行研究,从麦克斯韦方程组出发,得出成像的基波方程,并说明太赫兹层析成像问题的本质,之后使用两种近似方法对该问题进行线性化简化。2.根据太赫兹层析成像模型,以及中心切片定理等相关理论,使用Matlab编写对实验采集的投影数据进行还原的滤波反投影算法(FBP)和联合代数迭代算法(SART),并且在Matlab环境中使用经典的Phantom脑图对这两种算法进行仿真模拟验证。3.使用Impatt固态源,高莱盒探测器等实验仪器搭建了一套透射式层析成像系统,并且使用Labview语言编写了相关的控制与数据采集程序,对多种类型的样品进行扫描实验,使用上述两种算法成功实现对多种样品的断层图像重建。4.根据相关理论,使用太赫兹时域光谱系统搭建了一套反射式层析成像系统,并且引入较为新颖的算法对多层纸张样品进行实验,成功实现了对多层纸张样品每一层纸张的位置与形状还原,并且纸张上的图案也得以还原。