国外打造新型拉曼光谱技术，可同时测量两种类型振动信号
- 来源：OFweek光学网
- 2022/3/21 9:46:59
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近日，东京大学的研发人员成功打造出了一种称为“双探测脉冲振动光谱”(DIVS)的拉曼光谱技术，这种技术可以同时测量两种类型的振动信号。更值得称赞的是，DIVS技术能够以每秒24,000个光谱的超快实时光谱速率，在低频(或太赫兹)区域和指纹区域进行宽带检测。
太赫兹和指纹光谱区域提供互补信息，同时测量两个区域提供了一个全面的测量，包括关于分子结构和相互作用的信息。虽然从这两个区域获取宽带拉曼光谱的其他技术已经被证明，但这些方法的光谱采集速率通常小于10个光谱每秒。
Sagnac干涉测量和光学滤波相结合，提供了每秒24,000个光谱的双区(太赫兹指纹)拉曼光谱灵敏度。双探测脉冲振动光谱(DIVS)技术可用于在太赫兹和指纹区域具有显著振动信息的高浓度样品的时间分辨测量。由东京大学的Walker Peterson提供。
DIVS利用超短激光脉冲激发拉曼振动，并通过拉曼探测脉冲收集振动信息。由泵浦脉冲引起的相干分子振动也会引起振荡的电子云，而电子云又会引起振荡的折射率。
在给定的延迟之后，折射率由随后的探头检测。当探测器通过样品时，其相位受折射率斜率的影响。用傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼散射(FT-CARS)光谱检测红移和蓝移效应。第三种效应——相位延迟位移(phase delay shif)是由sagnac增强脉冲受激拉曼散射(SE-ISRS)检测到的。
由于对折射率的时间导数很敏感，FT-CARS在拉曼光谱中提供了指纹区域的灵敏度。SE-ISRS提供太赫兹区域灵敏度，因为它对折射率本身很敏感。FT-CARS通过光学滤波和探测频移的检测提供指纹区域的灵敏度。SE-ISRS通过Sagnac干涉术提供太赫兹区域灵敏度，使探测相位延迟移位。
通过混合光学滤波和共径Sagnac干涉测量法，DIVS同时检测频移激光脉冲(FT-CARS)和相位延迟移动脉冲(SE-ISRS)，在太赫兹指纹区域提供双区域灵敏度。DIVS的设置很简单，只需要一个激光器。
研究人员用拉曼模式测量了四种液体溶剂，覆盖范围从66 cm-1 (2.1 THz)到1211 cm-1，以证明DIVS能够同时快速执行THz和指纹区域的宽带测量。研究人员通过绘制信噪比(SNRs)作为检测到的拉曼模的函数，定量地比较了这两个信号，以显示信号的比较强度。
DIVS使太赫兹指纹拉曼光谱(灰迹)在超快、实时光谱采集速率达到24,000光谱/秒。该方法的主要创新之处是同时检测两种互补的拉曼信号：SE-ISRS (THz区域敏感)和FT-CARS(指纹区域敏感)。
与FT-CARS信号相比，SE-ISRS信号在200 cm-1 (6.5 THz)以下的信噪比增强超过500倍。与SE-ISRS信号相比，FT-CARS信号在1000 cm-1以上的指纹信噪比增强10倍以上。在小于42 μS的单喇曼功率谱中，其最强特征振动峰表现出大于1000的信噪比。
原标题:东京大学打造新型拉曼光谱技术，可同时测量两种类型的振动信号
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