日本的研究人员通过展宽脉冲光搭建了目前最快的红外光谱仪

日本的研究人员通过展宽脉冲光搭建了目前最快的红外光谱仪，该新型光谱仪的扫描速度是目前最高速度的100倍（Commun.Phys.，doi：10.1038 / s42005- 020-00420-3）。该光谱仪能够推动目前长期依赖于红外光谱研究分子系统的相关领域的进步。

信噪比困境

红外光谱仪可以检测和分析来自分子的反向散射光，分子的固有振动将化学信息反映在光谱中。日本东京大学的Takuro Ideguchi团队通过拉伸在样品传输的中红外激光短脉冲，可以更快地检测和分析光谱。借助他们的技术，飞秒的激光脉冲可以扩展到纳秒，从而每秒实现8000万份光谱的检测和分析。

该团队的成员，包括滨松光子和日本科学技术厅的PRESTO的研究人员说，该速率已经超过了目前双光梳光谱技术的速率，且目前系统的改进空间从根本上受限于低信噪比。

因此，要提高测量速度，必须使用另一种可以提供更高信噪比的技术。时间展宽光谱法，即色散傅里叶变换光谱法是一种可行的选择。但是，它仅在近红外范围内得到了证明。

时间展宽红外光谱（TS-IR）需要三个部分：MIR高重复频率飞秒激光器，MIR展宽器和MIR超快检测器。

对于MIR高重复频率飞秒激光器，该团队使用飞秒激光产生MIR脉冲。然后，激光穿过乙炔，并在自由空间啁啾增强延迟系统中在时间上拉伸。该系统由衍射光栅、一对凹面镜和一对平面镜组成。之后，光在量子级联检测器（QDC），一种光电检测器中进行分析。在推出QCD之前，最快的市售MIR检测器的带宽约为1 GHz，这对于时间拉伸光谱法来说还不够高。另一方面，QCD具有大约5 GHz的带宽，甚至可能更高，因此适用于TS-IR。

飞秒脉冲展宽

目前，该团队使用了体积大且昂贵的飞秒激光振荡器，在将来，该团队希望找到一种更适合TS-IR的激光系统。另外，研究团队还想拓宽光谱带宽，以便新光谱仪可以与FTIR等MIR光谱仪竞争。该光谱仪还可用于测量蛋白质结构变化动力学等应用。

该系统或将推动发展高速连续测量非重复现象，例如气体燃烧或视紫红质等感光蛋白的结构变化动力学。还可能应用于高通量测量，例如人类血液的液体活检或用于单细胞分析和分类的流式细胞仪。

未来，该团队有兴趣与化学家和生物学家就这些潜在应用进行合作研究。