46、利用光栅光谱仪的快速时间分辨中红外光谱技术

利用光栅光谱仪的快速时间分辨中红外光谱技术

时间分辨红外光谱技术在化学、物理等多个领域都有着重要的应用。它能够帮助我们了解分子在极短时间内的动态变化，对于研究化学反应机理、分子结构等方面具有不可替代的作用。本文将详细介绍时间分辨红外光谱技术的相关内容，包括其发展历程、仪器组成、应用案例以及未来展望。

1. 时间分辨红外光谱技术简介

时间分辨红外光谱技术的历史可以追溯到半个多世纪前，20世纪40年代，Baker和Robb开发了“快速扫描”红外光谱技术，这标志着时间分辨红外光谱技术的开端。此后，众多研究人员致力于提高该技术的灵敏度、时间分辨率和通用性。

目前，交流耦合色散光谱仪已经具备了足够高的灵敏度，能够检测到百万分之一以下的吸光度变化。通过使用各种脉冲红外激光器，已经实现了亚皮秒级的时间分辨率。同时，市场上也有多功能的色散和傅里叶变换时间分辨红外光谱仪可供选择。

然而，高灵敏度和高时间分辨率往往难以同时实现。例如，超快红外激光方法很难检测到千分之一的吸光度变化，而通用的商业光谱仪则缺乏皮秒级的时间分辨率。因此，目前还没有一种通用的时间分辨红外光谱方法。

本文将重点介绍基于交流耦合色散光谱仪的时间分辨红外光谱技术。该方法最早由Siebert等人用于逐点测量细菌视紫红质光中间体的瞬态红外光谱。后来，研究人员开发了第一台扫描交流耦合时间分辨红外光谱仪，使用了经过改装的Perkin - Elmer Model 180红外光栅光谱仪，实现了微秒级的时间分辨率和约(10^{-4})的灵敏度。之后，又使用日立Model I - 3000红外光谱仪对系统进行了进一步改进，利用高温MoSi₂光源和高速光伏（pv）碲镉汞（MCT）探测器以及低噪声宽带前置放大器