eXcelon技术消除Etaloning效应在活体拉曼光谱中的优势

Etaloning是由传感器中的光干涉引起的。当检测到的波长大于700nm时，在背光CCD相机中会发生这种情况，因为探测器材料（硅）在1100nm处的检测极限处变得更加透明。Etaloning将在传感器上显示为一系列干涉条纹，在图像和光谱上都可见。

Teledyne Princeton Instruments eXcelon工艺旨在消除Etaloning效应（见图1），并创建超宽带高灵敏度CCD相机。从紫外线到可见光，量子效率可显著提高40%。相较于单层或双层AR涂层，eXcelon为研究人员提供了更高的性能选择。

图1:eXcelon（右图）与标准背光CCD（左图）相比的边缘改善，以及两幅图像的横截面。

使用900nm单色光照明。有关更多详细信息，请参阅eXcelon technote。

基于eXcelon技术的成功，开发了一种新的CCD增强工艺，称为eXcelon 4，专门用于近红外拉曼应用，更具体地说是活体拉曼光谱。eXcelon 4为785nm和830nm激光激发的拉曼测量提供了最佳的etaloning效应抑制，从低波数和指纹区域到高波数区域。

活体拉曼测量通常使用光纤探针，光纤束呈圆形（光纤探头）到线性结构（狭缝入口）。这种布置将光纤端部置于信号收集侧的密集排列中，并沿光谱仪/探测器侧的光谱仪入口狭缝分布（见图2）。

图2：圆形到线性光纤束。输入和输出侧的特写视图。

这种配置增加了覆盖大面积光纤的信号收集，并优化了光谱仪的耦合效率，同时可以保持测量的高光谱分辨率。

图3显示了通过这种光纤束采样的原子发射灯光谱的分散图像。纤维在垂直方向上的线性排列清晰可见。

光纤束的不同区域也可能具有不同的光谱功能。例如，空间偏移拉曼光谱（SORS）利用组织侧光纤的空间排列从内层组织区域获得深度相关数据。

用于活体拉曼光谱的最佳检测器将具有足够大的宽度和高度，以足够的分辨率覆盖较宽的光谱范围，并具有可容纳大量光纤的光纤束。Teledyne Princeton Instruments BLAZE和PIXIS camera系列光谱学CCD具有27mm宽和8mm高的高传感器选项，提供足够的尺寸，以包括数十条高光谱分辨率的光纤记录通道。应注意的是，此类探测器应与整个焦平面上具有低像差的光谱仪配对。否则，由于引入像差，光谱质量和分辨率将降低。

图3：使用光纤束的光谱学。光纤沿入口狭缝的分布提高了光耦合效率，同时保持了较高的光谱分辨率。

用于活体诊断测量的拉曼光谱必须应对微弱信号和大荧光背景辐射的挑战。深耗尽型和HiRho CCD相机由于其在近红外中的高灵敏度，是该应用的最佳探测器。最新一代探测器针对活体测量进行了优化，并添加了专门的硬件组件，如：

1.先进的热电冷却系统，温度可低至-95°C，无需冷却器或液体冷却剂。

2.eXcelon以消除光谱数据中的etaloning效应。

3.大型传感器有助于以高光谱分辨率最大限度地收集信号。

审核编辑黄宇