時間門控拉曼光譜的創新驅動力——SPAD的突破與應用

時間間隔門控拉曼光譜儀的創新發展能夠力——SPAD的進階與應用軟件

拉曼光譜技術是一種基于光與物質分子振動相互作用的非破壞性光譜分析方法。通過高強度激光照射樣品，大部分光會以原波長散射（瑞利散射），少量光會以不同波長散射（拉曼散射），形成拉曼光譜。每個光譜峰對應于特定的分子鍵振動，形成“化學指紋"。拉曼光譜技術因其高效和多用途特點，有著非常明顯的優勢如：

- 非影響性：就不需要影響樣品管理。- 不能不層次性備制：應使用在許多樣品英文方式。- 得判定率：可以提供大分子級別劃分消息。- 普遍軟件應用：使用在藥劑學、資料專業、食用的藥物解析等域全部這些技術軟件應用在每科學科技領域中享有關鍵軟件應用社會價值。所以其在事實適用查重的時會卻還是有著內在的些上限如：- 拉曼邊際效應太弱：都要更強程度激光束來刷出更強的目標值預警，有機會壞掉試樣。

- 熒光干擾：大部分樣品可能會產生伴生熒光，干擾zui終目標信號的檢測

 成了防范以上影響，然后造成了繁衍的科技——時間段門控拉曼的科技：

時間門控技術在拉曼中的應用主要是為了提高信噪比，減少熒光干擾。時間門控技術通過在特定時間窗口內選擇性檢測拉曼散射光，排除熒光和其他背景信號。熒光通常比拉曼散射延遲出現，因此可以通過時間門控技術將其過濾掉。

 能夠的時間門控拉曼能力

•  就可以上升信噪比：時候門控工藝能偏態降熒光背景圖案，上升拉曼電磁波的判斷區分度；
• 非破裂性定性講解：在高熒光歷史背景的打樣定制中，時候門控拉曼光譜圖依舊能夠 展開非破裂性定性講解；
• 使用區域普遍：精力門控技藝使采用所有復雜的檢樣，涉及怪物檢樣、中成藥和相關材料實驗中的高熒光檢樣；

 時間段門控拉曼技術的實驗運行環境經常需要兩只核心內容設備：

激光脈沖源：使用短脈沖激光作為激發光源，以實現時間門控。

時刻門控試探器：代替在預置時刻對話窗口內檢側拉曼信號燈。 

由于因為拉曼效應非常弱，通常僅占散射光的0.0000001%。而單光子雪崩二極管（SPAD）因其高靈敏度，能檢測單個光子，極大地提高了弱拉曼信號的檢測能力，并且其低噪聲特性使得在低信號水平下仍能獲得高信噪比的拉曼光譜信號。還可以在極短的時間窗口內進行信號采集，避開伴生熒光的峰值時間，從而減少熒光干擾，進而能夠顯著增強拉曼信號的檢測能力。所以單光子雪崩二極管（SPAD）是目前拉曼檢測較為常用的器件

 

但是目前市面上商用的SPAD單光子雪崩二極管大多都為單點式，而單點SPAD在此研究中的使用還是回受到不小的限制，因為單點SPAD需要配合單色儀進行逐波段掃描探測，這就導致了測算結果的速度會非常慢，無法快速得到需要的數據

 

針對這一不足，Pi Imaging與上海昊量光電設備新推出的SPAD Lambda線陣單光子探測器，不僅具有單點式SPAD擁有的所有優勢，更是解決了它的不足

SPAD Lambda具有320×1個SPAD硅基單光子探測器陣列，單次的積分時間無上限，每個像素尺寸為29um，填充因子大于80%，且內置了320通道的10ps時間分辨率的tdc，自帶門編輯模式（時間選通功能），選通門上升沿所需時間小于120ps，zui小選通時間為2ns，激光器同步觸發信號與內部選通門的zui小偏移量為17ps zui大無限制。

 

在時間門控拉曼技術的應用中，門編輯模式起到了作用，其可以根據激光器的外觸發信號來生成SPAD工作門，內置TDC的時間序列按照激光器的觸發信號作為Start，但SPAD的工作時間是按照生成的門信號進行探測工作，雖zui小的門寬（選通時間）為2ns，但是zui小偏移也就是激光器同步觸發信號的上升沿與內部生成的SPAD工作門的延遲時間zui小為17ps zui大無限制，這就意味著設備可以按照zui小17ps的一個時間選通調節分辨率來調整門，實際原理應用解釋見下文：

 

為方便介紹和計算，我們使用10M重頻的皮秒半導體激光器來激發被測物，需要測量如圖1中的拉曼信號，盡可能的屏蔽掉其他非目標信號的干擾。

圖1

但我們公司只需要第3ns的要求網絡手機的表現，隔離1ns外的非要求網絡手機的表現，故而在SPAD Lambda的門編寫經濟模式中設置2ns的SPAD作業門，還有就是皮秒激光數據同步網絡手機的表現和室內作業門網絡手機的表現的增漲沿的網絡延遲時期設置為99ns（99000ps），這類兩只網絡手機的表現的相互影響就好比圖2右圖：

圖2

探測器中的TDC會一直持續工作，但是SPAD只會在上一個激光周期的第99ns（空測）和下一個激光周期的第1ns（有效測量）工作，SPAD在其余時間均為不工作狀態，可以有效的隔絕來自非目標信號的干擾，如果需要調整對于目標信號探測時間段，則可以通過調整延遲量來調控，所得到的目標信號的直方圖如下圖3所示：

圖3 圖3為有一個脈沖光階段的直方圖，如何設置的BIn寬為20ps（zui短能達到10ps），直方圖示不會顯示產品信息第四ns內和第99-100ns內的數據分析分析，將第99-100ns的數據分析分析篩除，便可擁有對象移動信號的光強隨意間變化無常的產品信息。

SPAD Lambda的系統pc軟件可是一鍵提取直方圖且還會把直方圖的橫縱平面坐標值軸的TXT檔案（SPAD光強縱軸的320個檔案+TDC日期平面坐標值橫軸的的檔案）會上傳到PC電腦端，有利數據表格的隨時隨地調閱及處理。

總的來說，SPAD Lambda不單單應對了中國傳統單點SPAD設施的不充分，才可以差異性提升拉曼光譜圖的探測敏銳度和信噪比，很大是在辦理高熒光底色打樣定制，同一還提高打了個種節省成本投入、高功能的解決處理處理方案，表明出主要優勢，為各課學的領域的深入分析和廣泛應用提高了強扎實的認可。  在時長門控拉曼光譜儀圖廣泛應用中，當前商用機化的時長門控拉曼光譜儀圖生產設施設備如瑞典的Pico Raman生產設施設備，選購的成本很高（200-500萬）。還有其主要SPAD探測系統器材并步入SPADLambda真視。

SPAD Lambda成本較低，且只需加一個前置光柵，調整光柵與SPAD Lambda的空間位置，即可同時獲得多個光譜的強度及時間信息。

 上海市昊量光電品牌機系統性有限的品牌兼有著成熟穩定且技術多樣化的機系統性塔建學習能力，如您想食用SPAD Lambda塔建設計一套歸于您個人的準確時刻門控拉曼檢測機系統性，的歡迎與企業溝通齊頭并進行互動交流，搭建專歸于您的準確時刻門控拉曼機系統性！

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