太赫兹（Terahertz,THz）波由于具有带宽大、穿透性强、光子能量低的电磁特性,已成为当前物理学和生物学交叉领域的探究热点。超材料具有超常物理特性,可对太赫兹波的振幅和相位进行调谐,且对周围介电环境变化有灵敏反应。因此,结合太赫兹波谱和超材料传感技术可为物质进行定性、定量的检测提供崭新的途径。柠檬酸盐是由柠檬酸阴离子和金属阳离子结合形成的一类有机盐,由于其特殊的物理和化学性能,常用于食品添加剂或药物。在食品添加剂和药物中,柠檬酸盐的使用剂量有严格的要求,剂量太高,则会带来副作用,甚至会对人体健康带来伤害;并且,不同的柠檬酸盐有不同的疗效和药效。因此,精确检测和鉴别柠檬酸盐具有重要实践意义。目前,检测柠檬酸盐的检测方法主要有高效液相色谱法、离子色谱法、毛细管电泳法和酶法等方法。这些方法虽然被广泛用于食品或药品中柠檬酸盐的检测,但存在检测步骤繁琐、干扰因素大、灵敏度与重复性不足的问题。因此本论文重点研究运用太赫兹超材料传感器对低浓度柠檬酸盐溶液进行快速、无标记检测与鉴别,填补太赫兹对柠檬酸盐领域的研究,为医药开发和食品安全提供参考。同时开展对蛋白质和金黄色葡萄球菌等生物体的无损研究,具体内容如下:1.总结了太赫兹超材料传感器在生物无损检测领域上的进展,从超材料传感器理论层面分析了超材料传感器的传感原理、传感器性能的评价指标,介绍了对传感器的微纳制造工艺。使用有限元数值分析（FEM）对传感器进行模拟仿真,设计了两种太赫兹超材料传感器,并对其传感性能做出了分析。2.根据Fano共振的产生机理,通过打破双开口环的对称度激发出高品质因子（Quality factor,Q值）,提出了非对称双开口环型周期阵列结构的传感器,Fano共振的出现使透射谱线分裂成两部分Dip 1与Dip 2,通过建模分析非对称开口环型结构比LC共振单开口结构拥有更高的Q值,Q值分别为13与30;使用紫外线光刻工艺制造出传感器结构后,依次测量出了6种相同质量浓度（0.613 mg/ml）的柠檬酸盐样本覆盖在传感器表面的特征光谱曲线。结果表明,透射光谱中的频移量均不相同,有比较好的区分度。为验证结果的准确性,我们将柠檬酸盐进行压片实验,根据实验数据得出6种柠檬酸盐在太赫兹波段下的折射率数值仅有微小差距但各有区别。结果显示频移△f与折射率的变化顺序显示出较好的一致性,说明即使折射率仅具有微小变化,但结合超材料传感器也可以发现频率响应的可测量的频率偏移;并且为了探索该传感器在不同浓度有机盐的高灵敏检测的能力,我们还对4个不同浓度的柠檬酸钾溶液进行了实验论证,可测量的最低浓度为0.02 mmol/L（m M）。实验设计的传感器对浓度仅有微小差别的柠檬酸盐也有很好的区别效果,表现出了太赫兹超材料传感器在柠檬酸盐测量方面具有很大的潜力,也为基于折射率的各种待测物的传感提供了一种独特的表征技术。3.基于之前设计的非对称开口环型结构,我们还设计了非对称双开口方型结构,并通过计算得到传感器的Q值分别为11和30。我们使用制造出的传感器样品进行生物传感实验,检测对象为经典的牛血清白蛋白（BSA）和金黄色葡萄球菌。实验结果表明随着检测分析物浓度的增加,谐振频率发生了明显红移。BSA最小检测浓度为1μΜ,相应谐振峰偏移量为8 GHz;金黄色葡萄球菌最小检测浓度为1×10~3cells/ml,相应谐振峰频移了55 GHz。我们通过传感实验验证了传感器在生物检测上的应用,对低浓度生物分子快速检测和疾病诊断具有指导性意义。