門控拉曼係統與(yu) 普通的拉曼係統不同，其測量原理和測量裝置都有區別，下文將講述門控拉曼光譜儀(yi) 的裝置構成以及測量原理。
門控拉曼光譜儀(yi) 的設置和測量原理
門控拉曼光譜儀(yi) 的組成和典型設置如圖1(a)所示。執行門控拉曼的基本組件是具有合適的重複率、脈衝(chong) 寬度和脈衝(chong) 能量的脈衝(chong) 激光激發源。大部分脈衝(chong) 激光能量聚焦在樣品光斑上用於(yu) 激發，但一小部分用於(yu) 通過延遲發生器使門控信號與(yu) 檢測序列匹配，並用於(yu) 與(yu) 探測器時間同步。主要組件如下:一個(ge) 脈衝(chong) 激光器(通常在皮秒時間範圍內(nei) )，具有快速重複率(通常在兆赫範圍內(nei) )，一個(ge) 延遲發生器，通過光電可調延遲設置同步到探測器-光譜儀(yi) 單元，以及一台計算機，它作為(wei) 控製器和測量裝置。圖1(b)顯示了TGRS的時間分布，具有可調節的時間門和伴隨的熒光抑製。根據圖1(a)所示的工作原理，探測器僅(jin) 在發射脈衝(chong) 期間被激活，如圖1(b)所示。圖1(c)顯示了門控(虛線)和連續光(連續線)工作模式之間的差異，每種模式都有一個(ge) 有效的拉曼光譜。
直到zui近，門控拉曼光譜儀(yi) 的複雜性、尺寸和價(jia) 格阻礙了它的廣泛国产成人在线观看免费网站。過去已經使用了不同類型的探測器，例如多通道板(mcp)，光倍增管(pmt)和超快速和強化電荷耦合器件(iccd)，帶有或沒有克爾門。從(cong) 本質上講，這些設備需要探測器冷卻，因此非常複雜和笨重(見表1)。自世紀之交以來，互補金屬氧化物半導體(ti) (cmos)單光子雪崩二極管(SPAD)陣列探測器已經商業(ye) 化。CMOS spad具有顯著減少上述缺點的優(you) 點。此外，通常不需要冷卻探測器，這進一步降低了光譜儀(yi) 的複雜性、成本和整體(ti) 尺寸。目前的商用門控拉曼器件是便攜式桌麵大小的裝置，適用於(yu) 過程工業(ye) 監測目的。
表1
時間分辨(TR)門控通常可以互換使用。然而，雖然門控拉曼主要側(ce) 重於(yu) 抑製熒光和其他幹擾，從(cong) 而在脈衝(chong) 激發源的寬度或部分寬度上重複一個(ge) 測量周期，但在研究瞬態過程方麵，熱重法也可用於(yu) TR測量。由於(yu) 其連續的時間重複，將創建第三個(ge) 度量維度(時間)，如圖2所示。固定時間延遲常用於(yu) 瞬態變化和熒光衰減過程的研究。TG和TR都具有相似的技術特征，它們(men) 測量特定的時間區域，拒絕不需要的排放，從(cong) 而實現拉曼和熒光的分離。雖然在評估本綜述的文獻時，似乎大多數描述熒光信號抑製技術方麵的文章實際上指的是TG而不是TR，但我們(men) 認為(wei) 將這些術語視為(wei) 可互換是不合適的。
圖1.時間門控拉曼光譜- (a) TG光譜儀(yi) 的一般框圖(b)時間門控的時間輪廓，拉曼光子的檢測(紅虛線)，抑製大多數熒光光子(綠虛線)和殘餘(yu) 光子(藍虛線)，(c)在強熒光樣品測量的情況下，與(yu) 光譜域的傳(chuan) 統連續波拉曼(綠)相比，TG拉曼(綠虛線)。
圖2.樣品TG拉曼數據:(a)有熒光幹擾的芝麻油拉曼信號隨時間的變化(采樣以3D-data-cube表示)，(b)樣品特異性熒光壽命。
門控拉曼測量結果是強度與(yu) 頻率和時間的三維關(guan) 係圖;-因此可以同時觀察拉曼和熒光。每個(ge) 激光脈衝(chong) 後臨(lin) 時采樣的原始數據隨後累積，如圖2(a)所示。
如圖2(a)所示，芝麻油具有高熒光背景，壽命大於(yu) 4ns。它可以用來證明TG拉曼與(yu) 傳(chuan) 統連續波拉曼相比的有效性。圖2(b)顯示了不同樣品的幾種熒光特性和壽。它還表明，設置相應的柵極寬度是重要的，因為(wei) 每個(ge) 樣本都有不同樣品誘導的熒光發射特性。
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