拉曼光譜就是基于拉曼散射，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子內(nèi)部各種簡正振動頻率及有關振動能級的情況，利用這些信息可以鑒定分子中存在的官能團以及相關的化學結構。具有操作簡便、無損分析等特點，廣泛應用于食品安全、化工生物、醫(yī)學、珠寶鑒定、環(huán)境保護等領域。

但是，當激光照射在樣品上，除了會產(chǎn)生具有樣品信息的拉曼散射光外，同時也可能會產(chǎn)生比拉曼光強度大很多的熒光，嚴重影響拉曼光譜信號的檢測。想要得到高質(zhì)量的拉曼光譜，必須對熒光進行分析及抑制。抑制/消除熒光干擾的技術手段有很多，但都有其局限性，如造成樣品分解、分子結構遭到破壞、光譜失真等情況。而時間門控拉曼光譜儀從技術原理上解決了拉曼測試中熒光干擾問題，極大地拓展了拉曼的檢測應用范圍。同時可避免高溫拉曼測試中黑體輻射的強干擾，時間門控拉曼可將高溫下強烈的黑體輻射背景拒絕而測得真正的拉曼信息。

時間門控拉曼抑制熒光干擾機理：拉曼光幾乎在激發(fā)光照射到樣品的同時產(chǎn)生，且拉曼光壽命一般為10^-11～10^-12，熒光產(chǎn)生時間較晚，且熒光壽命一般在納秒量級。使用皮秒脈沖激光，并利用一個時間很短的門開關，只在門開關打開瞬間探測拉曼光，大多數(shù)熒光被擋在門之外。

時間門控拉曼光譜的技術關鍵是脈沖激光激發(fā)源和靈敏快速檢測器之間的時間精確同步。檢測器能夠在短激光脈沖中采集拉曼信號，在檢測器延遲時間內(nèi)，具有較長延遲的熒光發(fā)射被抑制。時間門控拉曼由于其較短的測量周期，還能夠抵抗環(huán)境光和熱輻射。

時間門控拉曼光譜儀的組成和典型配置如圖所示。實現(xiàn)時間門控拉曼的關鍵部件：①具有快速重復率的脈沖激光器；②延遲發(fā)生器（通過光電可調(diào)延遲設置與檢測器光譜儀單元同步，并與計算機同步，計算機起到控制器和測量裝置的作用）；③超靈敏、快速檢測器。大部分脈沖激光能量聚焦在樣品點上用于激發(fā)，但有一部分用于通過延遲發(fā)生器觸發(fā)檢測器的時間門控裝置，其時間門可調(diào)，將熒光信號和拉曼信號分離，圖譜由電腦讀出。

自從早期使用大型昂貴的實驗室設備（如光克爾門）以來，由于光譜儀和電子元件生產(chǎn)的進步，時間門控方式抑制熒光的技術方法已經(jīng)取得了長足的進步，降低了設備的復雜性和成本，有了更實惠的小型機選擇。

芬蘭Timegate公司推出的PicoRaman時間門控拉曼光譜儀采用高頻率的皮秒脈沖激光器用于激發(fā)，以及互補金屬氧化物半導體單光子雪崩二極管（Complementary metal oxide semiconductor single-photon avalanche diodes，CMOS-SPADs）陣列檢測器。

與MCPs、PMTs和CCDs相比，SPAD檢測器用于時間門控拉曼光譜儀的優(yōu)點可以總結如下：

（1）CMOS工業(yè)技術標準使得高速電子器件與SPAD的結合設計降低了復雜性，從而降低制造成本；

（2）尺寸小，提高系統(tǒng)集成能力，從而降低空間要求；

（3）由于檢測器的短占空比和低暗電流，無需制冷；

（4）靈敏度更高，即使一個光子進入檢測器的耗盡區(qū)，也會觸發(fā)雪崩擊穿，直接產(chǎn)生高速邏輯電平脈沖，用于讀出測量電子，在快速情況下不會產(chǎn)生明顯的讀出噪聲，不需要額外的前置放大器來達到這種靈敏度水平；

（5）具有更好的時間分辨率。

如果您在樣品的拉曼測試過程中正在被熒光或高溫所困惑，可以了解一下時間門控拉曼技術，它可以從技術原理上解決熒光干擾問題，拓展拉曼應用，使您對復雜樣品分析變得非常輕松；它可以消除高溫測試背景輻射干擾，將高溫樣品的強烈背景輻射剔除從而測得真正的拉曼信號！