太赫兹波的光子能量为毫电子伏量级,与很多生物分子或分子基团的振动、转动、弯折等状态的能隙重合,几乎不会使生物分子发生电离现象。所以太赫兹波表现出很好的生物安全性,在生物医疗检测领域有很好的应用潜力。本文从脑胶质瘤检测的角度对太赫兹近场成像技术在生物医疗检测领域的应用进行了探索。本文简要介绍了当前主流的基于孔径法、散射法和直接探测法的近场成像方法的基本设计思想及各自的技术难点,着重推导了基于直接探测法实现近场成像的物理和数学原理。系统地介绍了太赫兹时域光谱系统设计过程中涉及的相关原理,包括复折射率测量原理、光电导天线原理、相干探测原理等。讨论了系统设计过程中光程设计、延时线与数据采集、近场探针与样品间距测量、与可见光显微镜联用等问题的技术细节。本文创新点主要有两点:(1)基于音圈电机延时线和光栅尺位置触发采集的方案,获得了相比传统步进模式延时线更短的信号采集时间和相比定采样率模式更准确的时域信号波形。(2)利用图像处理和特征提取的方式,实现了近场探针与样品间距的自动化测量。基于本文设计和搭建的太赫兹时域近场扫描显微镜,对光栅结构样品和脑胶质瘤等生物样品进行了近场扫描成像。光栅结构的成像结果显示,系统的空间分辨率不低于20μm。生物样品的成像结果显示,可以获得优于衍射极限的空间分辨率。其中,脑胶质瘤样品的成像结果显示,可以区分出脑胶质瘤和正常脑组织。脂肪与肌肉组织的成像结果显示,可以区分出脂肪和肌肉区域。脑组织样品的成像结果显示,可以区分出胼胝体和大脑皮层区域。本文的工作证明了太赫兹近场成像技术在生物医疗检测领域的应用潜力。