19世紀末期，當時人們認為物理學發展已經很完美和成熟了，牛頓力學、麥克斯韋電磁學和經典統計力學如同三座藏寶，似乎在其中可找到一切物理現象的答案。但在邁克爾遜-莫雷實驗和黑體輻射研究中人們還存在困境，即開爾文說的“兩朵烏云”。1900年，普朗克用能量量子化的假說，解釋了黑體輻射，標志著量子論的誕生。

我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫熱輻射。熱輻射的強度按波長的分布情況隨物體的溫度有所不同。任何物體任何溫度下都可發生熱輻射，常溫下我們看到的物體顏色是物體表面反射外界射來的電磁波所致。物理中所說的黑體，是物體能夠*吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射，這種物體就是黑體，簡稱黑體。黑體看上去不一定是黑的，只有當自身輻射的可見光非常微弱時眼睛看上去才是黑色的。

對于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除了與溫度有關外，還與材料的種類以及表面狀況有關，而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，這叫黑體輻射。隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有增加，另一方面，輻射強度的大值所對應的波長向波長較短的方向移動，即向紫外方向移動，如下圖，此為黑體輻射的規律。

黑體輻射，圖中溫度采用開爾文溫度（開爾文溫度=273.15+攝氏溫度）

在黑體輻射中，隨著黑體溫度升高，黑體發出光的顏色也產生變化，黑體呈現由紅—橙紅—黃—黃白—白—藍白的漸變過程。“黑體”的溫度越高，光譜中藍色的成份則越多，而紅色的成份則越少。理想的黑體可吸收所有照射到它表面的電磁輻射，并將這些輻射轉化為熱輻射，其光譜特征僅與該黑體的溫度有關，與黑體的材質無關。

在實際的材料研究中，例如高溫冶金，需要了解物質在高溫下的晶體結構信息以及熔融體下的分子信息，而拉曼光譜是一個非常有潛力的分析檢測技術。但是，目前常規的拉曼光譜儀器無法滿足高溫環境下的測試，主要原因有兩個：一是拉曼信號本身非常弱，難以獲得高信噪比的拉曼信號，目前還未出現滿足高溫下的表面增強拉曼；二是在高溫環境下（1000℃以上），因為被測物質溫度很高，產生了嚴重的黑體輻射，在開放式檢測器和積分掃描下，這種背景輻射已湮沒了物質的拉曼信號。

時間門控拉曼的出現，給高溫拉曼研究帶來了福音。時間門控拉曼光譜儀采用脈沖激光，皮秒水平收集檢測信號，其檢測器僅在拉曼散射時采集物質的拉曼信號，這樣，避免了常規拉曼檢測器開放持續采集強度很高的黑體輻射的背景信號，達到瞬時采集的拉曼信噪比較普通拉曼高，從而獲取物質高溫下的分子拉曼信息。

北京富爾邦和上海大學共建的時間門控拉曼實驗室已在2019年開展高溫拉曼的研究，實驗測量了硅酸鈣在1500℃下的晶型轉變，如下圖：

硅酸鈣高溫下timegate拉曼譜圖

可以看出1500℃下，晶體特征峰明確，而在1600℃下，晶體結構消失，樣品轉為熔融體，Si-O拉曼譜峰也產生了展寬。

時間門控拉曼不僅僅用在高溫下避免黑體輻射干擾，在納米材料和稀土材料中也存在重要的應用，它可以消除材料的熒光干擾而檢測獲得物質的本征拉曼信息。

歡迎大家送樣進行時間門控拉曼的檢測，給您科研帶來幫助，讓您獲得客觀的物質本征信息，又能從時間維度觀察樣品的相關信息。