来源：Phys.org；电子科技大学太赫兹研究中心 四川太赫兹应用研究联合课题组 张晓秋艳 编译

这是一个位于加利福尼亚北部的麦克艾比海滩附近的废弃建筑，可以看出钢筋混凝土的腐蚀十分厉害。利用太赫兹波NIST评估新方法可以直接穿过覆盖的混凝土，检测钢筋在早期阶段的腐蚀。

    当你遇到摔伤、撞伤或其他打击性创伤时，医生首先要做的是做X光、CT扫描或核磁共振检查，以确定内部是否有损伤。美国国家标准与技术研究所（NIST）利用与其相同的原理，在更大强度上来检测腐蚀。主要检测国家桥梁，道路和其他易老化的基础设施。

    他们开发的是一种非侵入性的“光谱指纹”技术，揭示了混凝土包裹钢的结构可以引起任何明显的退化。该检测方法是在《磁共振应用》（Applied Magnetic Resonance）杂志中的一篇新论文中提出的。

    当水和氧腐蚀铁，产生不同的氧化铁产品，其中最常见的是针铁矿和赤铁矿。当你敲开一块废弃面时，里面的褐色锈就是针铁矿，腐蚀钢筋混凝土桥面的主要是赤铁矿。”NIST物理化学家Dave Plusquellic说“我们已经展示了我们对针铁矿的新研究，我们以前的工作是研究赤铁矿。太赫兹辐射电磁波频率比用来做饭的微波炉电磁波频率高出10至100倍，因此可以检测到腐蚀产物早期的形成。”

    目前，揭露腐蚀的成像方法是使用微波记录受影响的钢的物理状态的变化，如在桥梁或其他结构的混凝土的钢筋厚度的变化。

    物理学家和NIST研究员Ed garboczi说“不幸的是，随着可检测时间的改变，腐蚀过程已经造成混凝土裂缝。”

    此外,Garboczi说大部分的微波成像方法依赖于比较建筑时钢的基线测量,这种做法只追溯到大约25年。他解释说“这是一个真正的问题，因为在美国的40万个钢筋混凝土桥梁的平均年龄为50年，有许多他们没有基线数据。”

    NIST的太赫兹波检测方法的工作基础，是针铁矿和赤铁矿为反铁磁。换句话说，在这些材料中的铁原子并排的电子对反方向旋转，不受外部磁场的影响。与此相反，一个家用磁铁就是铁磁，其铁原子的电子自旋在相同的方向上，由外部磁场吸引或排斥。

    “太赫兹波将翻转一对电子的自旋排列，得到赤铁矿和针铁矿的吸收”，Plusquellic说到“我们发现，使用毫米波探测器，这种反铁磁吸收只发生在独特的针铁矿和赤铁矿身上，他们在狭窄的频率范围内产生“光谱指纹”，并且，铁腐蚀的电磁频谱在太赫兹区域。”

    通过目前太赫兹源和探测器的进展，新的NIST测评技术能够从早期腐蚀钢材包裹的混凝土，聚合物复合材料 (如工厂的绝缘管)、颜料和其他防护材料中快速检测出微小的含铁氧化物。

    “在实验室中，我们已经证明，一个2mW太赫兹源可以产生波通过25毫米的混凝土检测赤铁矿。”Plusquellic说“利用毫瓦太赫兹源和最先进的接收器，我们应该能够穿透50毫米的覆盖混凝土，这个厚度是大多采用钢筋混凝土结构的第一层厚度。”

    接下来，NIST的研究小组将试图找到一种akageneite光谱指纹图谱，铁腐蚀是氯离子的产物，氯离子来自于海水和道路除冰盐。Garboczi说“akageneite光谱指纹图谱可以导致钢筋混凝土类似与针铁矿和赤铁矿。”

    反铁磁腐蚀检测方法是由NIST磁性材料方面的研究员和开创者William Egelhoff在2009提出。