用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法技术方案

本申请实施例涉及用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法。该光谱检测系统包括：光谱检测器，其发出触发信号作为起始检测信号，并且检测多个周期性反应中目标时间段对应的多个初始光谱；函数发生器，其响应于触发信号的触发，生成基于预设相位的周期性函数；反应工作站，其利用周期性函数生成周期性场，从而启动周期性反应；以及处理单元，其将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取目标时间段对应的光谱；以预设相位为起点、持续起始检测信号的时长的时间段对应于目标时间段。通过该光谱检测系统及方法，能够检测周期性反应中的任意指定时间段的光谱，同时采集的光谱具有高的信噪比，并且能够获得该周期性反应的时间分辨光谱。光谱。光谱。

【技术实现步骤摘要】
用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法


[0001]本申请涉及光谱检测领域，尤其涉及一种用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法。

技术介绍

[0002]拉曼光谱技术是一种基于分子振动的光谱，非常有利于鉴别有机化合物官能团的振动分析及无机晶体中的晶格振动分析，其方法具有非破环性、灵敏度高、特征信号强、分辨率高、不受水信号干扰的优势，适合于溶液体系中快速反应动力学的分析。目前在原位控制领域，特别是电催化、光催化、新型电池等领域中取得了越来越多的应用，受到各行业的认可。
[0003]相对于传统的拉曼光谱技术，时间分辨拉曼光谱可以提供更多的信息。时间分辨拉曼光谱是一种非常有用的分析技术，可以用来研究物质的动态变化，包括分子结构和相互作用的动态变化等。时间分辨拉曼光谱的通常原理是通过将激光脉冲引入样品中，观察在时间轴上的拉曼光谱信号的变化来获得信息。在时间分辨拉曼光谱实验中，需要使用高时间分辨率的光学元件，例如快速光电探测器和短脉冲激光器等。
[0004]时间分辨拉曼光谱技术已经在许多领域得到了广泛应用。在生物医学领域，时间分辨拉曼光谱可以用来研究癌症、神经退行性疾病等疾病的诊断和治疗。在材料科学领域，可以用来研究材料的结构和相变等。在环境科学领域，可以用来研究大气中的气体和颗粒物的组成和变化等。在催化领域，可以用来实时监控整个反应过程中间体的变化，从而推导出反应过程的机理，为新型催化剂的设计提供高效可行的思路。
[0005]近年来，时间分辨拉曼光谱技术得到了很大的发展。一些新的技术和方法已经被开发出来，包括基于非线性光学效应的技术、基于拉曼散射共振增强效应的技术、基于超快非弹性散射的技术等。这些新的技术和方法可以进一步提高时间分辨拉曼光谱的时间分辨率和灵敏度，拓展时间分辨拉曼光谱的应用领域。
[0006]此外，由于拉曼光谱技术的高灵敏度和非侵入性，时间分辨拉曼光谱在许多研究中被用作结合其他技术的手段，例如与红外光谱、质谱等联用，以获取更加全面的信息。
[0007]在当前关于时间分辨拉曼光谱的检测方面，主要是通过硬件改造和光路设计来解决短时间内时间分辨拉曼光谱的检测，然而其可调控的范围很小，无法实现原位反应过程对于任一指定时间段的信号检测；此外，还存在提高检测到的拉曼光谱的信噪比的需求。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请实施例提出了一种基于周期性场反应的时间分辨光谱检测系统及方法，以解决现有技术中的问题。
[0009]在本申请的第一方案中，提供了一种基于周期性反应的时间分辨光谱检测系统，所述光谱检测系统用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：光谱检测仪，其包括光谱检测器，所述光谱检测器被配置为：发出光谱检测的触发信号作为起始检测
信号，并且检测多个所述周期性反应中与目标时间段对应的多个初始光谱；函数发生器，其被配置为：响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数；反应工作站，其被配置为：利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及处理单元，其被配置为将所述光谱检测器检测的多个所述初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的所述光谱；其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述目标时间段。
[0010]在本申请的第二方案中，公开了一种基于周期性反应的时间分辨光谱检测方法，所述光谱检测方法用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号；响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数，其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述周期性反应中的目标时间段；利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的光谱。
[0011]本申请的实施例能够通过使光谱检测器与周期性场触发机构(函数发生器和反应工作站)连接，以光谱检测器采谱的快速响应频率给予触发机构一个触发信号，触发函数发生器产生基于指定的预设相位的周期性函数(即该周期性函数在被触发而产生时为指定的预设相位)，从而使反应工作站产生周期性场，启动周期性反应，调控作为起始检测信号的触发信号与周期性场的相位对应关系，能确定对周期性反应的中间状态的任一指定时间段进行光谱检测，光谱检测器的快速响应能保证高重频的检测信号，积累出具有较好信噪比的光谱；另外，通过光谱检测仪设定检测时间序列，能够获得周期性反应的时间分辨光谱，从而通过该时间分辨光谱推导出周期性反应的反应机理。本方法能够适用于具有自身周期性或者人为构建周期性的原位化学反应，对于任一时间段内的反应过程进行实时追踪和光谱检测。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。在附图中：
[0013]图1为根据本申请实施例的用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统的配置示意图；
[0014]图2为根据本申请实施例的光谱检测器的检测信号与函数发生器的产生的周期性函数之间的相位匹配示意图；
[0015]图3示出了通过将信噪比低的多条初始光谱进行高重频累加获得高信噪比的光谱；
[0016]图4示出了获取根据本申请实施例的时间分辨拉曼光谱的示意图；
[0017]图5为根据本申请实施例的用于周期性反应的光谱检测方法的示意性流程图；以及
[0018]图6为根据本申请另一实施例的用于周期性反应的光谱检测方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0019]为了使得本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于周期性反应的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测系统用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：光谱检测仪，其包括光谱检测器，所述光谱检测器被配置为发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号，并且检测多个所述周期性反应中与目标时间段对应的多个初始光谱；函数发生器，其被配置为：响应于所述触发信号的触发，以生成基于指定的预设相位的周期性函数；反应工作站，其被配置为：利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及处理单元，其被配置为：将所述光谱检测器检测的多个所述初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的所述光谱；其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述目标时间段。2.根据权利要求1所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测仪被配置为接收对用于检测光谱的检测时间序列的设定；其中，所述光谱检测器进一步被配置为基于所述检测时间序列，检测分别与不同目标时间段对应的多个光谱；所述处理单元进一步被配置为将所述多个光谱进行组合，从而获得所述周期性反应的时间分辨光谱。3.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测器的检测周期为所述周期性场的周期的整数倍。4.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测器为电荷耦合器件。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电荷耦合器件为电子倍增电荷耦合器件或带...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨汶醒，李卓峰，卢星宇，陈中，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：