时间门控拉曼光谱仪——消除荧光，还您本真拉曼谱图

拉曼光谱就是基于拉曼散射，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况，利用这些信息可以鉴定分子中存在的官能团以及相关的化学结构。具有操作简便、无损分析等特点，广泛应用于食品安全、化工生物、医学、珠宝鉴定、环境保护等领域。

但是，当激光照射在样品上，除了会产生具有样品信息的拉曼散射光外，同时也可能会产生比拉曼光强度大很多的荧光，严重影响拉曼光谱信号的检测。想要得到高质量的拉曼光谱，必须对荧光进行分析及抑制。抑制/消除荧光干扰的技术手段有很多，但都有其局限性，如造成样品分解、分子结构遭到破坏、光谱失真等情况。而时间门控拉曼光谱仪从技术原理上解决了拉曼测试中荧光干扰问题，极大地拓展了拉曼的检测应用范围。同时可避免高温拉曼测试中黑体辐射的强干扰，时间门控拉曼可将高温下强烈的黑体辐射背景拒绝而测得真正的拉曼信息。

时间门控拉曼抑制荧光干扰机理：拉曼光几乎在激发光照射到样品的同时产生，且拉曼光寿命一般为10^-11～10^-12，荧光产生时间较晚，且荧光寿命一般在纳秒量级。使用皮秒脉冲激光，并利用一个时间很短的门开关，只在门开关打开瞬间探测拉曼光，大多数荧光被挡在门之外。

时间门控拉曼光谱的技术关键是脉冲激光激发源和灵敏快速检测器之间的时间精确同步。检测器能够在短激光脉冲中采集拉曼信号，在检测器延迟时间内，具有较长延迟的荧光发射被抑制。时间门控拉曼由于其较短的测量周期，还能够抵抗环境光和热辐射。

时间门控拉曼光谱仪的组成和典型配置如图所示。实现时间门控拉曼的关键部件：①具有快速重复率的脉冲激光器；②延迟发生器（通过光电可调延迟设置与检测器光谱仪单元同步，并与计算机同步，计算机起到控制器和测量装置的作用）；③超灵敏、快速检测器。大部分脉冲激光能量聚焦在样品点上用于激发，但有一部分用于通过延迟发生器触发检测器的时间门控装置，其时间门可调，将荧光信号和拉曼信号分离，图谱由电脑读出。

自从早期使用大型昂贵的实验室设备（如光克尔门）以来，由于光谱仪和电子元件生产的进步，时间门控方式抑制荧光的技术方法已经取得了长足的进步，降低了设备的复杂性和成本，有了更实惠的小型机选择。

芬兰Timegate公司推出的PicoRaman时间门控拉曼光谱仪采用高频率的皮秒脉冲激光器用于激发，以及互补金属氧化物半导体单光子雪崩二极管（Complementary metal oxide semiconductor single-photon avalanche diodes，CMOS-SPADs）阵列检测器。

与MCPs、PMTs和CCDs相比，SPAD检测器用于时间门控拉曼光谱仪的优点可以总结如下：

（1）CMOS工业技术标准使得高速电子器件与SPAD的结合设计降低了复杂性，从而降低制造成本；

（2）尺寸小，提高系统集成能力，从而降低空间要求；

（3）由于检测器的短占空比和低暗电流，无需制冷；

（4）灵敏度更高，即使一个光子进入检测器的耗尽区，也会触发雪崩击穿，直接产生高速逻辑电平脉冲，用于读出测量电子，在快速情况下不会产生明显的读出噪声，不需要额外的前置放大器来达到这种灵敏度水平；

（5）具有更好的时间分辨率。

如果您在样品的拉曼测试过程中正在被荧光或高温所困惑，可以了解一下时间门控拉曼技术，它可以从技术原理上解决荧光干扰问题，拓展拉曼应用，使您对复杂样品分析变得非常轻松；它可以消除高温测试背景辐射干扰，将高温样品的强烈背景辐射剔除从而测得真正的拉曼信号！