44、步进扫描干涉仪生成的时间分辨光谱的仪器方面

步进扫描干涉仪生成的时间分辨光谱的仪器方面

1. 引言

时间分辨振动光谱已成为研究分子和固态系统特性的重要工具。不过，由于时间分辨红外光谱中光源辐射功率低、探测器探测能力弱，或者时间分辨拉曼光谱中相互作用截面小，在高时间分辨率下覆盖宽光谱范围的总测量时间往往很长，因此提高灵敏度的需求迫切。人们自然想到将已革新静态红外光谱的傅里叶变换（FT）光谱的优势应用于时间分辨光谱。

传统的快速扫描傅里叶变换红外（FT - IR）光谱用于时间分辨研究存在基本问题，即要区分干涉图测量过程中干涉仪镜子快速移动导致的时间依赖性和待研究过程的时间依赖性。对于慢过程，这种分离较容易，快速扫描法是有效的时间分辨FT - IR光谱技术。其扩展的频闪或交错FT - IR技术需要镜子移动和待研究过程触发之间精确同步，但效率不高且易产生伪像。而步进扫描法在待研究系统的时间演化期间暂停干涉图的测量过程，干涉仪需能使镜子从干涉图的一个采样位置精确步进移动到下一个位置，并在足够长的时间内保持位置不变以捕获过程。

2. 时间分辨光谱的应用

时间分辨光谱的应用范围广泛，涵盖金属羰基化合物、有机化合物的光反应研究，以及细菌视紫红质、卤化视紫红质等生物系统的研究。生物样品中极小的光谱变化要求该方法具有很高的灵敏度。此外，还包括铁电晶体的开关行为测量、聚合物薄膜的脉冲流变光学测量以及氧化还原反应电极表面过程的测量等。除了时间分辨吸收研究，时间分辨发射研究也采用了步进扫描FT光谱，如FT - 拉曼实验、监测激发气态分子的荧光和/或红外发射以获取气体动力学信息等。

不同的实验对过程触发和步进扫描仪器的性能有特定要求。时间分辨吸收测量与时间分辨发射研究有很大不同，前者需在大背景下测量小强度变