拡散散乱媒体の深さ分析のための高速強化CCDカメラを備えたピコ秒ラマン分光法

非透明で拡散的に散乱する材料の層について、分光深度プロファイリングアプローチが実証されています。この手法は、表面から放出されるラマン光子とより深い層から発生するラマン光子との間の時間的識別に基づいています。励起は、周波数二度の3 ps Ti：Sapphireレーザーシステム（398 nm; 76 MHz繰り返し速度）で実行されました。時間分解検出は、250 PSゲート幅でゲートできる強化CCDカメラを使用して実行されました。システムの性能は、それぞれ粉末PMMAおよびトランススチルベン（TS）結晶を伴う1 mMおよび2 mMの経路長さのキュベット、または固体白色ポリマーブロックを使用して評価されました：アルナイト（ポリエチレンテレフタレート）、デルリン（ポリオキシメチレン）、ポリテン（ポリエチレン）テフロン（ポリテトラフルオロエチレン）。これらのサンプルは異なる構成で一緒に押し付けられ、ラマン光子は、数mmの余分な正味光子移動距離に対応するそのような培地の時差を研究するために、後方散乱モードで収集されました。また、2つの異なる2番目のレイヤー間の横方向のコントラストも研究しました。結果は、ピコ秒レーザーシステムとゲート強化CCDカメラの時間識別により、分子分光情報が乱流表面層を介して取得できることを示しています。PMMA/TS 2層システムの場合、400 psの遅延を使用した時間分解検出により、100 psの遅延で記録されたスペクトルと比較して、2番目の層のラマンバンドの相対強度が124の係数を改善しました。（これは最初のレイヤーの方が選択的です）、非ゲートセットアップと比較して14倍です。可能なアプリケーションについて、拡散散乱媒体のための他のラマン技術よりも利点/短所について説明します。

A spectroscopic depth profiling approach is demonstrated for layers of non-transparent, diffusely scattering materials. The technique is based on the temporal discrimination between Raman photons emitted from the surface and Raman photons originating from a deeper layer. Excitation was carried out with a frequency-doubled, 3 ps Ti:sapphire laser system (398 nm; 76 MHz repetition rate). Time-resolved detection was carried out with an intensified CCD camera that can be gated with a 250 ps gate width. The performance of the system was assessed using 1 mm and 2 mm pathlength cuvettes with powdered PMMA and trans-stilbene (TS) crystals, respectively, or solid white polymer blocks: Arnite (polyethylene terephthalate), Delrin (polyoxymethylene), polythene (polyethylene) and Teflon (polytetrafluoroethylene). These samples were pressed together in different configurations and Raman photons were collected in backscatter mode in order to study the time difference in such media corresponding with several mm of extra net photon migration distance. We also studied the lateral contrast between two different second layers. The results demonstrate that by means of a picosecond laser system and the time discrimination of a gated intensified CCD camera, molecular spectroscopic information can be obtained through a turbid surface layer. In the case of the PMMA/TS two-layer system, time-resolved detection with a 400 ps delay improved the relative intensity of the Raman bands of the second layer with a factor of 124 in comparison with the spectrum recorded with a 100 ps delay (which is more selective for the first layer) and with a factor of 14 in comparison with a non-gated setup. Possible applications will be discussed, as well as advantages/disadvantages over other Raman techniques for diffusely scattering media.