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太赫兹波对生物组织基本没有伤害,并且具有较好的穿透能力。当太赫兹射线用于监测生物组织、分析其结构和组成时,可以克服常用的可见光或紫外光对生物组织进行分析时信号弱、图像模糊等问题。太赫兹频段生物组织介电特性的研究具有重要医学应用价值,但很多生物组织在太赫兹波段的介电特性是未知的。本课题对描述生物组织在太赫兹频段的介电特性的模型进行了研究,包含如下内容:(1)简单介绍了太赫兹的产生探测以及时域光谱技术等。详细阐述了电介质的微观极化机制、极化的宏观描述、生物组织弛豫和色散特性、双德拜模型和Cole-Cole模型。(2)德拜模型能描述皮肤组织太赫兹波段的介电特性,由于非线性最小二乘法的传统算法在提取德拜模型参数时,对参数初始值要求高,所得模型与原始数据偏差较大。将遗传算法应用于非线性最小二乘法对原始数据进行拟合,并提取参数。将遗传算法应用于非线性最小二乘法提取参数时无需设置初始值并且减小了文献中模型在0.15THz-0.6THz频段与原始数据的偏差。验证了遗传算法提取德拜参数的有效性和皮肤组织太赫兹波段德拜模型的正确性。(3)生物组织在低频段的介电特性有大量的实验数据,并且四阶Cole-Cole模型能描述生物组织在10Hz-100GHz频段的介电特性。为了获得生物组织在太赫兹波段的相对介电常数和电导率,在四阶Cole-Cole模型基础上进行修正,使修正后的模型不仅能描述生物组织在10Hz-100GHz频段的介电特性,还能描述生物组织在太赫兹波段的介电特性。在四阶Cole-Cole模型上新增了一项?ki对正常皮肤组织在10Hz-20GHz和0.15THz-1.95THz频段的介电特性的实验数据按照文献方法进行处理,提取四阶Cole-Cole修正模型的参数。在10Hz-100GHz频段内原有模型和修正模型计算值的相对误差在5%以内,并且在太赫兹波段正常皮肤组织修正模型的相对介电常数和电导率的计算值与实验数据的相对误差基本在10%以内,结果验证了四阶Cole-Cole修正模型的正确性。将该修正模型应用在脑组织太赫兹波段的介电特性的计算中,得到了脑白质和脑灰质在0.15THz-1.95THz频段的相对介电常数和电导率。所提出的四阶Cole-Cole修正模型可用于对其他生物组织在太赫兹波段的介电特性进行预测。