Stand-off, SPAD-enhanced Ultra-Violet Raman Spectroscopy
隔离 SPAD 增强型紫外拉曼光谱
基本信息
- 批准号:2262817
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- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2019
- 资助国家:英国
- 起止时间:2019 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The detection of substances at range is extremely important to a number of industrial production and safety processes. Raman is a potent optical technique by which the nature of a substance can be ascertained, but to date has been limited to contact / short-range stand of operation due to the weakness of the Raman scattering effect. In this programme, we will develop and evaluate different stand-off Raman spectrometers to solve different industrial, medical and safety issues in sectors such as the nuclear industry, mining, healthcare and pharma production. Technical Challenges & Our InnovationThe main limitations of available Raman spectrometers are:1) the weak Raman signals can be easily interfered by unwanted background fluorescence (for example the strong auto-fluorescence from biological samples), and 2) the acquisition is slow. Raman signals are instantaneously generated from samples after they are excited, whereas there is a certain delay before fluorescence signals are emitted. This delay is characterised by the fluorescence lifetime usually ranging from hundreds of picoseconds to tens of nanoseconds. To accurately measure Raman signals, the best detection strategy is to have a fast sensor capable of capturing only the Raman emission while ignoring the background fluorescence appearing in an ultra-short period of time later. Thanks to the recent advances in sensor technologies, we are able to apply innovative single-photon sensors (called SPADs) and picosecond stopwatches to pinpoint Raman signals robustly. The main objectives of this project are:(1) Developing multichannel picosecond stopwatches;(2) Integrating SPAD & picosecond stopwatch arrays; (3) Developing firmware/software for the developed system;(4) Conducting benchmark experiments & comparison studies with traditional Raman spectrometers; Engaing in impact generation activities;(5) Using UV excitation sources to maximise the intensity of the Raman scatter. We will integrate a single system refined for deployment in the envisaged end-user scenario; such an endeavour would represent a highly timely, novel and disruptive achievement. Our use of single-photon detectors also plays strongly into the UK Quantum Technologies agenda, and will result in a timely and highly innovative early industrial application of these devices.
范围内物质的检测对许多工业生产和安全过程极为重要。拉曼是一种有效的光学技术,通过它可以确定物质的性质,但迄今为止,由于拉曼散射效应的弱点,它仅限于接触/短程操作。在这个项目中,我们将开发和评估不同的对峙拉曼光谱仪,以解决核工业、采矿、医疗保健和制药生产等行业的不同工业、医疗和安全问题。现有拉曼光谱仪的主要局限性是:1)微弱的拉曼信号很容易被不需要的背景荧光(例如来自生物样品的强自荧光)干扰,2)采集速度慢。样品被激发后瞬间产生拉曼信号,而荧光信号在发射前有一定的延迟。这种延迟的特征是荧光寿命通常在数百皮秒到数十纳秒之间。为了准确地测量拉曼信号,最好的检测策略是拥有一个快速的传感器,能够只捕获拉曼发射,而忽略在超短时间内出现的背景荧光。由于传感器技术的最新进展,我们能够应用创新的单光子传感器(称为spad)和皮秒秒表来精确定位拉曼信号。本课题的主要目标是:(1)研制多通道皮秒秒表;(2) SPAD &皮秒秒表阵列集成;(3)为开发的系统开发固件/软件;(4)与传统拉曼光谱仪进行基准实验与对比研究;从事产生影响的活动;(5)利用紫外激发源最大化拉曼散射强度。我们会整合一个经过改良的单一系统,以便在设想的最终用户情况下部署;这样的努力将是一项非常及时、新颖和具有颠覆性的成就。我们对单光子探测器的使用也在英国量子技术议程中发挥着重要作用,并将导致这些设备的及时和高度创新的早期工业应用。
项目成果
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