时间门控拉曼光谱仪的原理与技术发展历史及其应用

时间门控拉曼光谱(TGRS)已被证明是解决荧光对拉曼信号干扰最有效的方法之一。自早期大型昂贵实验室设备(如光学克尔门)诞生以来,至今荧光抑制技术已取得了长足进步。如今,有更好更经济实惠的小型设备可供选择使用。这些精进主要归功于光谱仪和电子元件生产技术的进步,从而降低了设备的复杂性和成本。时间门控拉曼光谱仪的关键组成部分是精确的时间同步(皮秒范围),即脉冲激光激发源与灵敏快速的检测器之间的同步。在激光脉冲期间,检测器能够收集拉曼信号,而在检测器的关闭期间,由于荧光发射具有更长的延迟时间,因此可以将其排斥。由于其较短的测量周期,TG拉曼光谱还具有对环境光和热辐射的抗干扰能力。近年来,超灵敏快速探测器的研究重点集中在门控和增益型电荷耦合器件(ICCDs)上,或者集中在CMOS单光子雪崩二极管(SPADs)阵列上,这些器件同样适用于进行TG拉曼。与门控CCDs相比,SPADs阵列具有更高的灵敏度和更好的时间分辨率,并且不需要过度冷却探测器。本文旨在回顾从早期至今国内外TG Raman技术的技术发展成果,并且介绍用TG Raman技术研究纳米二氧化锡颗粒和指甲实验结果,并且还简要讨论TG技术可能的扩展应用。