传统光谱仪由于光源，测量方式等限制，需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱。 然而，生物医学、化学动力学等许多过程都是发生在微秒级的时间内，这些过程是传统技术的光谱仪没办法观察到。
IRsweep公司推出的IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱仪是一种基于量子级联激光器频率梳的红外光谱仪，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，完美提供了结合高测量速度（微秒级时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，这种高速的测量方案开启了生物医药、化学反应动力学光谱分析的全新的可能。
应用领域
> 时间分辨光谱 > 动力学研究
> 光催化研究 > 高通红外光谱分析
> 适用固体、液体、气体样品化学成分分析
产品特点
| > 1 μs时间分辨率 > 高达0.25 ~0.5 cm-1波数分辨率 > 双量子级联激光频率梳技术提供高能量光源 | > 测量数据信噪比高 > 易于微量及痕量光谱分析 |
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| 高信噪比 |
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| IRis-F1 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪原理示意图 |
技术参数
| Time resolution | < 1 µs |
| Signal-to noise ratio | > 100 @ 1 µs integration time > 1000 @ 100 µs integration time > 1000 @ 10 sec integration time |
| Light source | Exchangable quantum cascade laser frequency comb sources. Laser exchange may require exchange of additional system components. |
| Spectral coverage | 40 cm-1 - 120 cm-1 per exchangable laser source |
| Center wavelengths | 1050 cm-1 (9.5 µm ) – 1700 cm-1 (6 µm) available now 830 cm-1 (12 µm) – 2000 cm-1 (5 µm) under development |
| Spectral resolution | < 10 MHz (3x10-4 cm-1) |
| Spectral sampling | 0.25 cm-1– 0.5 cm-1 |
| User interface | Transmission and absorbance spectrum display |
| Power consumption | Data export in open format 110 – 230 VAC, 700 W typical including electronics |
IRcell – 超长光程激光样品池
| > 适用于红外激光吸收光谱 > 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 > 工业过程控制 > 安全监控 > 微量样品测试 | |||
| | 更低容量更高灵敏度 > 光程长度：349 cm > 样品池体积：38 ml > 低边噪声水平：<0.2‰ rms |
IRcell技术参数
| Optical path length | 349 cm / 137” |
| Input-output beam angle | 28 degree horizontal 3 degree vertical |
| Beam alignment tolerance | ±0.002 degree horizontal ±0.1 degree vertical |
| Ideal numerical aperture | 0.027 |
| Input hole diameter | 4 mm / 0.157” |
| Fringe level | < 2.0 x 10-4 rms@ λ=4.3 µm |
| Wavelength range | IR / mid-IR / THz |
| Gas volume | 38 ml |
| Gas fittings | Swagelok 6 mm or 1/4” or Whitworth G 1/8” |
| Absolute pressure range | 0-1 bar / 0-750 torr |
| Leak rate | < 1 x 10-7 bar x l/s |
| Mirror surface | Gold |
| O-Ring material | NBR |
| Absorption mask material | Teflon, others on request |
| BaF2 , CaF2 , Al2O3 , N-BK7, others on request others on request | Window material options |
| 10 cm diameter,3 cm height (excluding gas connectors) | Dimensions |
| Mounting | 3 x M6 |
IRcell 应用案例
实时分析呼吸气体中的CO和CO2 — using an EC‑QCL
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| 实验装置示意图 | ||
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实验测试结果 Ghorbani, R. & F. Schmidt, F.M. Appl. Phys. B (2017) 123: 144. doi:10.1007/s00340-017-6715-x | ||
使用IRcell用于呼吸气体的分析结果显示： > 成功探测呼唤气体中的CO2和CO > 较长的光程具有痕量气体探测的优势 > 对痕量气体探测具有很高的信噪比 | IRcell适用于： > 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 > 工业过程控制 > 安全监控 > 微量样品测试 | |
1、菌紫红质时间分辨红外光谱研究
菌紫红质（bacteriorhodopsin）是存在于细菌（如生活在盐湖中的嗜盐细菌）中的光敏跨膜质子泵。
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| 菌紫红质结构示意图 | 盐湖中嗜盐细菌光敏变色 | 实验装置示意图 |
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时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： > 成功观察到微秒时间分辨下的菌紫红质光敏状态变化> 在微秒测试时间内，mOD浓度下光谱结果良好 > 光谱噪音水平低
时间分辨快速双光梳红外光谱适用于： | |
| 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 |
2、光催化过程的时间分辨红外光谱研究
三联吡啶钌（Ru(bpy)32+ ）由于具有良好的受激发特性，在电致发光（ECL）检测领域有着广泛的应用。
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光催化水分解反应机理: (i) Ru(bpy)32+ 被光激活；(ii) 消耗 S2O82- ，变为3+ 价转态; (iii)在 Co3O4 催化下，电子从水转移到 Ru(bpy)33+ 还原成2+价转态 | 相应的实验方案示意图 |
 | 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： > 成功观察到微秒时间分辨下的催化反应 > 获得μOD浓度下信号 > 能结合ATR技术 时间分辨快速双光梳红外光谱适用用于： > 催化反应 > 化学反应 > 反应过程监控 | |
| 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 |
3、时间分辨红外光谱进行远距探测
远距探测用于远程探测危险物质，如爆炸物、生物/化学试剂等在安全防护领域具有重要的意义。而远距探测依赖于来自遥远表面的光束反射信号探测，具有较大的挑战。
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实验装置示意图 | |
IRsweep远程探测方案测量结果 | IRsweep远程探测方案测量结果显示： > 成功探测到远程物体的漫反射信号 > 较高的输出能量具有远程探测的优势> 能探测到 1 μg/cm2 表面覆盖的信号 IRsweep远程探测方案可用于： > 国土安全 > 毒品管制 > 机场安检 |
2018年8月，首套新一代IRis-F1时间分辨快速 双光梳红外光谱系统在德国柏林自由大学 （ Free University of Berlin）的Joachim Heberle 教授组成功完成安装。 |  |
