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近日，東京大學的研發人員成功打造出了一種稱為“雙探測脈沖振動光譜”(DIVS)的拉曼光譜技術，這種技術可以同時測量兩種類型的振動信號。更值得稱贊的是，DIVS技術能夠以每秒24,000個光譜的超快實時光譜速率，在低頻(或太赫茲)區域和指紋區域進行寬帶檢測。
太赫茲和指紋光譜區域提供互補信息，同時測量兩個區域提供了一個全面的測量，包括關于分子結構和相互作用的信息。雖然從這兩個區域獲取寬帶拉曼光譜的其他技術已經被證明，但這些方法的光譜采集速率通常小于10個光譜每秒。
Sagnac干涉測量和光學濾波相結合，提供了每秒24,000個光譜的雙區(太赫茲指紋)拉曼光譜靈敏度。雙探測脈沖振動光譜(DIVS)技術可用于在太赫茲和指紋區域具有顯著振動信息的高濃度樣品的時間分辨測量。由東京大學的Walker Peterson提供。
DIVS利用超短激光脈沖激發拉曼振動，并通過拉曼探測脈沖收集振動信息。由泵浦脈沖引起的相干分子振動也會引起振蕩的電子云，而電子云又會引起振蕩的折射率。
在給定的延遲之后，折射率由隨后的探頭檢測。當探測器通過樣品時，其相位受折射率斜率的影響。用傅里葉變換相干反斯托克斯拉曼散射(FT-CARS)光譜檢測紅移和藍移效應。第三種效應——相位延遲位移(phase delay shif)是由sagnac增強脈沖受激拉曼散射(SE-ISRS)檢測到的。
由于對折射率的時間導數很敏感，FT-CARS在拉曼光譜中提供了指紋區域的靈敏度。SE-ISRS提供太赫茲區域靈敏度，因為它對折射率本身很敏感。FT-CARS通過光學濾波和探測頻移的檢測提供指紋區域的靈敏度。SE-ISRS通過Sagnac干涉術提供太赫茲區域靈敏度，使探測相位延遲移位。
通過混合光學濾波和共徑Sagnac干涉測量法，DIVS同時檢測頻移激光脈沖(FT-CARS)和相位延遲移動脈沖(SE-ISRS)，在太赫茲指紋區域提供雙區域靈敏度。DIVS的設置很簡單，只需要一個激光器。
研究人員用拉曼模式測量了四種液體溶劑，覆蓋范圍從66 cm-1 (2.1 THz)到1211 cm-1，以證明DIVS能夠同時快速執行THz和指紋區域的寬帶測量。研究人員通過繪制信噪比(SNRs)作為檢測到的拉曼模的函數，定量地比較了這兩個信號，以顯示信號的比較強度。
DIVS使太赫茲指紋拉曼光譜(灰跡)在超快、實時光譜采集速率達到24,000光譜/秒。該方法的主要創新之處是同時檢測兩種互補的拉曼信號：SE-ISRS (THz區域敏感)和FT-CARS(指紋區域敏感)。
與FT-CARS信號相比，SE-ISRS信號在200 cm-1 (6.5 THz)以下的信噪比增強超過500倍。與SE-ISRS信號相比，FT-CARS信號在1000 cm-1以上的指紋信噪比增強10倍以上。在小于42 μS的單喇曼功率譜中，其最強特征振動峰表現出大于1000的信噪比。
原標題:東京大學打造新型拉曼光譜技術，可同時測量兩種類型的振動信號
浙公網安備 33010602000006號
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