拉曼光譜作為分子級(jí) “化學(xué)指紋” 核心識(shí)別技術(shù)，憑借無(wú)損、快速、精準(zhǔn)的成分分析能力，已成為材料科學(xué)、生物醫(yī)療、先jin制造、儲(chǔ)能研發(fā)、安全檢測(cè)等領(lǐng)域的表征工具。但在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)拉曼探測(cè)器始終存在兩大難以突破的行業(yè)瓶頸：強(qiáng)熒光背景干擾導(dǎo)致信號(hào)失真、僅能實(shí)現(xiàn)表面微米級(jí)淺層分析，無(wú)法完成多層介質(zhì)、深層樣品的三維化學(xué)成像。這一技術(shù)短板，長(zhǎng)期制約著科研與工業(yè)檢測(cè)的發(fā)展。

如今，源自芬蘭奧盧大學(xué) Circuits and Systems 研究團(tuán)隊(duì)、獲芬蘭科學(xué)院重點(diǎn)資助、經(jīng)IEEE 國(guó)際期刊認(rèn)證的Timegate 時(shí)間門控拉曼探測(cè)技術(shù)，憑借cmos SPAD 傳感器架構(gòu)與單光子級(jí)時(shí)間分辨能力，打破傳統(tǒng)拉曼探測(cè)的技術(shù)邊界，以厘米級(jí) 3D 深度成像、熒光抑制、極速數(shù)據(jù)采集的核心優(yōu)勢(shì)，成為拉曼探測(cè)領(lǐng)域的革命性解決方案，更被業(yè)內(nèi)精準(zhǔn)定義為穿透式 “化學(xué)透視眼”，為多領(lǐng)域三維化學(xué)分析提供全新可能。

一、技術(shù)根基：北歐頂尖光電研發(fā)，背書鑄就硬核實(shí)力

Timegate 時(shí)間門控拉曼技術(shù)并非實(shí)驗(yàn)室概念產(chǎn)品，而是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研發(fā)、多場(chǎng)景驗(yàn)證的成熟技術(shù)。其核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托北歐頂尖光電工程實(shí)力，在光子探測(cè)、時(shí)間分辨、半導(dǎo)體傳感器領(lǐng)域深耕多年，相關(guān)技術(shù)成果通過(guò)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊認(rèn)證，擁有du家Timegated® 時(shí)間門控拉曼技術(shù)，技術(shù)先jin性與可靠性得到國(guó)際學(xué)界與工業(yè)界雙重認(rèn)可。

目前，該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)從科研原型到工業(yè)量產(chǎn)的轉(zhuǎn)化，由芬蘭TIMEGATE INSTRUMENT公司完成商業(yè)化落地，星朗浩宇/昊量光電作為其中國(guó)大陸地區(qū)核心代理商，推動(dòng)這項(xiàng)前沿技術(shù)在國(guó)內(nèi)高校、科研院所、工業(yè)企業(yè)全面落地應(yīng)用。

二、三大革命性突破：重新定義拉曼探測(cè)性能上限

相較于傳統(tǒng)拉曼探測(cè)器、Iccd 探測(cè)器及共聚焦拉曼技術(shù)，Timegate 時(shí)間門控拉曼探測(cè)器可以搭配3D實(shí)現(xiàn)從 “表面檢測(cè)” 到 “三維透視”、從 “易受干擾” 到 “精準(zhǔn)抗擾”、從 “低效采集” 到 “極速成像” 的升級(jí)，核心優(yōu)勢(shì)不可替。

1. 單光子級(jí)時(shí)間分辨，厘米級(jí)深度探測(cè)

該探測(cè)器采用110nm CMOS 工藝打造專屬 SPAD 線傳感器，集成 256 個(gè)高精度光譜通道，搭配獨(dú)立 7 位 tdc 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，時(shí)間分辨率可在 25-65ps 精準(zhǔn)可調(diào)，達(dá)到單光子級(jí)探測(cè)靈敏度。

依托光子飛行時(shí)間（ToF）測(cè)量原理，無(wú)需復(fù)雜的三維掃描步驟，即可同步獲取 XY 平面橫向信息與 Z 軸深度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)121mm 超深探測(cè)范圍、毫米級(jí)深度分辨率，輕松穿透塑料、復(fù)合材料、生物組織等多層介質(zhì)，破解傳統(tǒng)共聚焦拉曼僅能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)淺層探測(cè)的核心局限，真正做到 “深層探測(cè)”。

2. 極速成像 + 熒光抑制，復(fù)雜場(chǎng)景穩(wěn)定輸出精準(zhǔn)信號(hào)

創(chuàng)新采用2D 掃描 + 時(shí)間門控融合方案，僅需 50×80 像素掃描，即可重建 51.2 萬(wàn)點(diǎn)高清 3D 化學(xué)圖像，單像素采集時(shí)間僅需 3.6 秒，成像效率大幅超越傳統(tǒng)拉曼技術(shù)，滿足實(shí)時(shí)探測(cè)與快速檢測(cè)需求。

同時(shí)搭載短脈沖激光 + 同步時(shí)間門控核心技術(shù)，可精準(zhǔn)濾除熒光、環(huán)境光、雜散光等干擾信號(hào)，即便在半透明、多層復(fù)合、強(qiáng)熒光背景的復(fù)雜樣品中，仍能精準(zhǔn)捕獲物質(zhì)專屬拉曼指紋信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá) 4200 Mbps，保證信號(hào)純凈度與檢測(cè)穩(wěn)定性。

3. 多材料全域適配，緊湊集成落地全場(chǎng)景

探測(cè)器不受樣品光學(xué)特性限制，可精準(zhǔn)識(shí)別PMMA、PC、PS等多種高分子材料，通過(guò)材料特異性拉曼峰（如 20300px-1 精準(zhǔn)識(shí)別 PMMA、22125px-1識(shí)別 PC），實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的邊界定位、厚度精準(zhǔn)測(cè)量，厚度檢測(cè)誤差≤3.7μm，遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)同類產(chǎn)品。

系統(tǒng)采用高度緊湊的集成化設(shè)計(jì)，無(wú)需額外片外延遲單元，體積與重量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng) ICCD 探測(cè)器，小巧輕便、易部署，可適配實(shí)驗(yàn)室科研、現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)、工業(yè)在線監(jiān)測(cè)等全場(chǎng)景使用需求。

三、全領(lǐng)域?qū)崙?zhàn)賦能：從科研到工業(yè)，解鎖 3D 化學(xué)成像無(wú)限價(jià)值

Timegate 時(shí)間門控拉曼探測(cè)器憑借深度穿透、熒光抑制、三維成像、無(wú)損檢測(cè)的核心特性，已在醫(yī)療診斷、制藥制造、安全、材料分析、儲(chǔ)能電池等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，解決行業(yè)長(zhǎng)期痛點(diǎn)。

1. 醫(yī)療診斷：深層組織非侵入式化學(xué)成像

無(wú)需侵入式手術(shù)操作，即可穿透生物組織表層，精準(zhǔn)探測(cè)皮下病變的化學(xué)組成與空間分布，為腫瘤早期篩查、藥物代謝動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、生物組織三維表征提供分子級(jí)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)影像學(xué)無(wú)法捕捉微觀化學(xué)信息的短板，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療技術(shù)升級(jí)。

2. 制藥與制造：多層結(jié)構(gòu)無(wú)損質(zhì)控

針對(duì)藥物制劑、復(fù)合材料、涂層產(chǎn)品等多層結(jié)構(gòu)樣品，可快速解析涂層厚度、成分均勻性、層間結(jié)合狀態(tài)，通過(guò)時(shí)間門控技術(shù)區(qū)分不同介質(zhì)的拉曼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)，助力制藥、新材料、精密制造行業(yè)品質(zhì)管控升級(jí)。

3. 安全：厘米級(jí)深度危險(xiǎn)物探測(cè)

可輕松穿透塑料、紙箱、織物等包裹物，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)深度探測(cè)，快速識(shí)別隱藏的爆炸物、危險(xiǎn)化學(xué)品、違禁品的化學(xué)特征，不受環(huán)境光與熒光干擾，為機(jī)場(chǎng)、車站、海關(guān)等安檢場(chǎng)景，以及應(yīng)急檢測(cè)提供超靈敏、高效率的解決方案。

4. 礦物與材料分析：三維成分精準(zhǔn)測(cè)繪

對(duì)礦物樣品、半導(dǎo)體材料、晶體材料進(jìn)行 3D 化學(xué)成像，清晰呈現(xiàn)不同成分的空間分布與深度剖面，為地質(zhì)勘探、電子制造、新材料研發(fā)提供高精度成分分析與結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)，支撐材料研發(fā)與品質(zhì)驗(yàn)證。

5. 儲(chǔ)能電池：三維成像 + 熒光抑制，破解電池檢測(cè)核心難題

儲(chǔ)能電池（鋰電池、固態(tài)電池、鈉離子電池）體系存在電解液、粘結(jié)劑、SEI/CEI 膜等強(qiáng)熒光干擾，且電芯為多層堆疊結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)拉曼技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，而 Timegate 搭配3D技術(shù)將會(huì)成為行業(yè)優(yōu)解：

• 精準(zhǔn)濾除電池強(qiáng)熒光背景，保留電極、電解質(zhì)、界面產(chǎn)物的真實(shí)拉曼信號(hào)；

• 同步獲取 XY 平面與 Z 軸深度信息，完成電芯內(nèi)部全維度 3D 化學(xué)成像；

• 實(shí)現(xiàn)電極涂層厚度、均勻性 3D 無(wú)損質(zhì)控；

• 原位監(jiān)測(cè)充放電過(guò)程鋰離子遷移、物質(zhì)相變；

• 解析固態(tài)電池電極 - 電解質(zhì)界面缺陷與副反應(yīng)；

• 三維表征 SEI/CEI 膜成分、厚度；

• 3D 定位負(fù)極析鋰位置與沉積量；

• 失效電池雜質(zhì)、分解產(chǎn)物 3D 溯源；

• 退役電池材料殘留價(jià)值三維評(píng)估。

四、旗艦產(chǎn)品：PicoRaman M3 集成式時(shí)間門控拉曼光譜儀

作為 Timegate 技術(shù)的商業(yè)化旗艦產(chǎn)品，PicoRaman M3是一款集成式時(shí)間門控拉曼光譜儀，具有熒光抑制，可同步采集平面與深度數(shù)據(jù)，是科研與工業(yè)檢測(cè)的理想設(shè)備。

核心技術(shù)參數(shù)：

光譜分辨率：5 cm-1

光譜范圍：<200–2500 cm-1（含探頭）；0–2500 cm-1（僅光譜儀）

探測(cè)器類型： CMOS SPAD 矩陣，單光子計(jì)數(shù)

光譜點(diǎn)：1536

時(shí)間分辨率：50ps

激光源：532nm 皮秒脈沖激光器，譜線寬度< 0.1nm，脈沖寬度 < 100ps

重復(fù)頻率：150 kHz（依激光器單元類型可調(diào)）

激光功率：軟件控制zui高 100mW

物理規(guī)格：425mm (寬)×335mm (深)×160mm (高)，重量 10kg

樣品適配：支持固體、液體、粉末樣品，探頭設(shè)頂部 / 側(cè)面入口，配電動(dòng)樣品旋轉(zhuǎn)裝置與精準(zhǔn)調(diào)焦結(jié)構(gòu)

接口類型：FC 連接器光纖耦合，兼容多種拉曼探頭與顯微鏡采樣接口

該設(shè)備可實(shí)現(xiàn) 121mm 超深 3D 探測(cè)與多層介質(zhì)三維化學(xué)成像，廣泛適配高溫冶金、藥物研發(fā)、晶體材料、生物檢測(cè)、儲(chǔ)能電池等場(chǎng)景，也可用于工業(yè)原位 3D 在線監(jiān)測(cè)，為高ji數(shù)據(jù)分析與 3D 化學(xué)建模提供堅(jiān)實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

五、中國(guó)區(qū)專屬服務(wù)：星朗浩宇/昊量光電全周期技術(shù)支持

目前，Timegated® 時(shí)間門控拉曼技術(shù)已在國(guó)內(nèi)清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中科院等高校及科研院所落地應(yīng)用，憑借解決熒光干擾與深度探測(cè)的核心能力，成為材料研究、生物制藥、冶金化工、儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域的核心表征工具。

星朗浩宇/昊量光電是 Timegated® 在國(guó)內(nèi)的一級(jí)代理，主營(yíng)其皮秒時(shí)間門控拉曼光譜儀，設(shè)備搭載532nm皮秒脈沖激光與CMOS SPAD單光子探測(cè)模塊，可高效壓制熒光干擾，適配固 / 液 / 粉末樣品檢測(cè)。

星朗浩宇/昊量光電依托本地銷售網(wǎng)絡(luò)與專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，服務(wù)半導(dǎo)體、生物醫(yī)療、量子科技、精密制造、光通訊等領(lǐng)域數(shù)萬(wàn)科研及工業(yè)客戶。自有軟硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)，可提供三類核心服務(wù)：

? 全天候售后技術(shù)支持，快速排障保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；

? 全流程定制化方案，覆蓋售前選型、裝機(jī)培訓(xùn)、系統(tǒng)集成；

? 服務(wù)大量頭部企業(yè)與科研院所，客戶滿意度高。

結(jié)語(yǔ)

從實(shí)驗(yàn)室前沿研發(fā)到工業(yè)量產(chǎn)落地，從表層化學(xué)分析到三維深層透視，芬蘭 Timegate 時(shí)間門控拉曼探測(cè)器技術(shù)，改寫拉曼探測(cè)行業(yè)格局。未來(lái)，隨著 3D 化學(xué)成像需求的持續(xù)增長(zhǎng)，這項(xiàng)技術(shù)將持續(xù)賦能醫(yī)療、制造、能源、安全等核心領(lǐng)域，解鎖更多未知的分子級(jí)探測(cè)可能，推動(dòng)檢測(cè)技術(shù)邁向新高度。