علوم آزمایشگاهی

THz– طیف‌سنجی ارتعاشی اثر انگشت با سرعت طیفی فوق‌العاده سریع

روش جدید اندازه گیری همزمان دو نوع مشخص سیگنال ارتعاشی را برای حساسیت دو ناحیه ای امکان پذیر می کند.

طیف سنجی رامان یک رویکرد قدرتمند برای اندازه گیری شیمیایی ارائه می دهد. با کاوش مستقیم ارتعاشات مولکولی، بدون نیاز به برچسب های شیمیایی، ویژگی شیمیایی به دست می آورد. به لطف این فضایل، آن را به ابزاری ضروری در طیف متنوعی از زمینه ها، از جمله علم مواد، زیست شناسی، داروسازی و علوم غذایی تبدیل کرده است.

طیف‌های ارتعاشی رامان پهن‌باند معمولاً به سه ناحیه طیفی مجزا تقسیم می‌شوند: تراهرتز (THz)، یا فرکانس پایین (<200 سانتی‌متر -1 ؛ <6 تراهرتز). “اثر انگشت” (200 تا 1800 سانتی متر -1 )؛ و فرکانس بالا (2400 تا 4000 سانتی متر -1 ). در حالی که ناحیه اثر انگشت نام خود را از ارتعاشات پیوند درون مولکولی هدف خاص خود گرفته است، منطقه THz می تواند اطلاعات ساختاری شیمیایی را از طریق ارتعاشات بین مولکولی ارائه دهد. ماهیت مکمل این دو منطقه، ازدواج آنها را به ابزاری قدرتمند برای تجزیه و تحلیل شیمیایی تبدیل می کند.

علی‌رغم اطلاعات غنی ارائه‌شده توسط طیف‌های رامان اثرانگشت THz با پهنای باند، روش‌های موجود برای به دست آوردن آنها معمولاً نرخ‌های اکتساب طیفی در زمان واقعی پایینی دارند (به طور کلی، طیف کمتر از 10 در ثانیه)، که به صورت تفکیک زمانی آزمایشی درشت ظاهر می‌شود. اگرچه چندین گروه تحقیقاتی نرخ‌های اکتساب طیفی رامان پهن‌باند را به سطوح چشمگیر (در حدود 10000 تا 100000 طیف در ثانیه) رسانده‌اند، روش‌ها تمایل دارند به تشخیص THz یا مناطق اثر انگشت به تنهایی محدود شوند. این محدودیت ها مانعی برای بررسی پدیده های برگشت ناپذیر کوتاه مدت در سطح پیوند مولکولی و ساختاری ایجاد می کند.

همانطور که در Advanced Photonics گزارش شده است ، محققان دانشگاه توکیو اخیراً با توسعه روشی برای طیف‌سنجی رامان اثرانگشت THz با پهنای باند با سرعت طیفی فوق سریع 24000 طیف در ثانیه بر این محدودیت‌ها غلبه کردند. این روش جدید که «طیف‌سنجی ارتعاشی تکانه‌ای با تشخیص دوگانه» (DIVS) نام دارد، اندازه‌گیری همزمان دو نوع سیگنال ارتعاشی مجزا را امکان‌پذیر می‌سازد که در صورت شناسایی همزمان، حساسیت منطقه‌ای دوگانه را ارائه می‌دهند. از نظر فنی تر، DIVS فیلتر گذر نوری و کوتاه گذر را با تداخل سنجی Sagnac با مسیر مشترک ترکیب می کند تا به طور همزمان پالس های لیزری با جابجایی فرکانس (“FT-CARS”، حساس به اثر انگشت) و پالس های با تاخیر فاز (“SE-ISRS”، THz- را شناسایی کند. حساس). علاوه بر این،

محققان اندازه‌گیری‌های اثبات مفهوم DIVS چندین ترکیب مایع شفاف را در محدوده طیفی رامان 66 سانتی‌متر -1 (2.0 THz) تا 1211 سانتی‌متر -1 انجام دادند. قوی ترین قله های ارتعاشی امضا در طیف های توان رامان منفرد (به دست آمده در <42 میکرو ثانیه) با نسبت سیگنال به نویز بالای 1000 نشان داده شد. در مرحله کنونی، DIVS برای مطالعه نمونه‌های شفاف با غلظت بالا توصیه می‌شود، اگرچه تغییرات طرح احتمالاً می‌تواند بر این مرزها غلبه کند.

این کار پتانسیلی برای اندازه‌گیری‌های رامان اثرانگشت THz باند پهن در زمان واقعی با وضوح زمانی زیر میلی‌ثانیه دارد. یک جهت امیدوارکننده برای کاربردهای DIVS در علم پلیمر است. علاوه بر ارتعاشات پیوند مولکولی در ناحیه اثر انگشت، پلیمرها اطلاعات ساختاری غنی را در ناحیه THz نشان می‌دهند. DIVS فوق سریع می تواند برای درک سیستم های پلیمریزاسیون سریع در سطح مولکولی مناسب باشد.

– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت SPIE منتشر شد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.