CN102639977A

CN102639977A - 喇曼辐射的测量

Info

Publication number: CN102639977A
Application number: CN2010800528722A
Authority: CN
Inventors: J·滕胡宁; J·科斯塔莫瓦拉
Original assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Current assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: FI20096067A0; US20120194815A1; CN102639977B; US8917388B2; EP2488842B1; JP5748131B2; WO2011045469A1; EP2488842A1; JP2013507634A; EP2488842A4

Abstract

喇曼辐射的测量。一种包括多个检测元件和一加法器的设备。每一检测元件接收和检测响应被引向该物体的至少一个光激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段。该检测元件和/或加法器，接收在检测元件中启动检测结果的登记的命令以及在喇曼辐射期间或其后禁止登记的命令。该加法器分别登记在至少两个检测元件中喇曼辐射的检测结果，以便根据该检测结果，给出关于物体的数据。

Description

喇曼辐射的测量

技术领域

本发明涉及喇曼辐射的测量。

背景技术

喇曼辐射起因于非弹性散射。当单色激励辐射被引向物体材料时，诸如分子振动和转动的低能模式，引起该单色辐射的波长中小的偏移。每一偏移又成为材料中每种分子的特征，因而材料中的分子能够被识别。

喇曼辐射是出了名地难以测量的，因为它相对于激励辐射的强度非常低且它与激励辐射几乎同时到达检测器。此外，激励辐射引起也与喇曼辐射同时的荧光辐射，而荧光辐射的寿命在纳秒范围。

陷波滤波器常常被采用，以尽可能有效地阻挡掉激励辐射而不过度地衰减其他波长。喇曼辐射也已经用检测器前面的光栅装置从荧光辐射分离。例如，光学上受控的克耳门可以被置于检测器前面。该克耳门当它处于透明状态时让光辐射通过，而当它处于不透明状态时，它阻挡光辐射。该克耳门例如能够用从激光器来的光控制脉冲切换到透明状态，且在该光控制脉冲持续期间，该克耳门保持在透明状态。在该光控制脉冲结束时，克耳门返回到不透明状态。该克耳门能够重复地被光控制脉冲切换到透明状态一段有数皮秒不精确度的需要的时间周期。这样，激励辐射和荧光辐射二者能够被有效地抑制，而喇曼辐射能够被检测。

代替克耳门，图像增强器可以对应地被置于诸如CCD摄像机（电荷耦合装置）的检测器前面。亦称晶片管（wafer tube）或邻近聚焦增强器的图像增强器，作为其上有大于一千伏电压的光电倍增管操作。除了放大接收的辐射外，该图像增强器能够以兆赫范围的频率和数百皮秒的门周期被接通和断开。

然而，存在与现有技术有关的问题。克耳门的占空因数是低的，因为克耳门透明状态的重复率通常小于一千赫，这样使测量变得不实用。克耳门的操作还必需高能光脉冲，这样极大地限制从同一光源引向被测量物体的光脉冲的能量。相应地，该图像增强器由于形成远超过1000V的短脉冲的困难和自相矛盾的要求而发生问题。诸如热噪声和电子倍增噪声的背景噪声，强烈限制信噪比并妨碍使用克耳门和图像增强器的测量。这两种测量系统还复杂、昂贵和庞大，使它们只能在实验室使用。

因此，需要有一种测量喇曼辐射的更好的解决方案。

发明内容

按照本发明的一方面，是提供如权利要求1指出的一种设备。

按照本发明的另一方面，是提供如权利要求14指出的一种设备。

按照本发明的另一方面，是提供如权利要求15指出的一种方法。

本发明提供一些优点。在检测器前面不需要附加的选通装置，且背景噪声能够被限制。该测量系统被电学地控制并能执行在线喇曼辐射的测量。重复率主要受检测元件的限制。

附图说明

本发明的实施例只作为例子，参照附图在下面描述，附图中：

图1示出光辐射与物质的相互作用；

图2展示用于测量喇曼辐射的设备；

图3示出用于确定检测结果的信号处理；

图4示出用于确定检测结果的不同信号处理；

图5示出不同操作的定时；

图6示出检测元件的操作电压的行为；

图7示出检测元件的操作的不同模式；

图8示出驱动检测元件的电路

图9示出猝熄电路；和

图10示出该方法的流程图。

具体实施方式

下面的实施例是示例性的。虽然本说明书可以可以称“某一”、“一个”、或“一些”实施例，但这样不一定意味着每一这种称谓是指同一实施例，或者意味着该特性只应用于某个单独实施例。不同实施例的单独特性也可以被组合而给出其他的实施例。

图1示出光辐射与物质之间相互作用的简化原理。光辐射能够被考虑成占据从约50nm到约500μm的波段。在瑞利(Rayleigh)散射100中，光子的吸收102与光子的发射104有相同能量。在光子的吸收中，总分子能量从正常能级108跳到激励能级110。当总分子能量从激励能级110返回到正常能级108时，瑞利光子被发射。总分子能量的变化能够被考虑成在分子中不同能态之间电子的移动。

正常能级108例如由于振动和/或转动模式，可以有若干子能级112、114、116，而在喇曼散射中，总分子能量可以返回不同的子能级112、114、116而不是它移动前的子能级。当吸收102比发射104有更高的能量时，发射的喇曼辐射是根据斯托克斯(Stokes)散射118，而当吸收和发射的能量反过来时，发射的喇曼辐射是根据反斯托克斯散射120。

图2展示用于测量来自物体200的喇曼辐射的测量装置。该测量装置可以包括测量单元206和加法器208，测量单元206包含多个检测元件2060至2064。此外，该测量装置可以包括色散器202和控制器204。该加法器208可以有加法元件2080至2084，其中每一个与检测元件2060至2064之一耦合，或者，该加法器208可以分别登记(register)不同检测元件2060至2064中的检测结果。色散器202可以是摄谱仪。色散器202可以从物体200接收光辐射，且该色散器202可以使不同波长，即不同能量的光子沿不同方向色散。该色散器202可以包括光栅或棱镜，用于光辐射的色散。

色散器202可以把响应至少一个光激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段210至214，引导到用于接收的不同检测元件2060至2064。波段210至214的每一波段包括至少一种波长。一般说来，在波段210至214中，光子能量被限制在下极限和上极限内，这些极限是已知的或预定的。色散器202可以引导瑞利辐射远离检测元件2060至2064，和/或该瑞利辐射可以用陷波滤波器之类的强衰减从检测中消除。为了适当地检测和登记喇曼辐射，或者是检测元件2060至2064，或者是加法器208能够被定时选通。还可能的是，把检测元件2060至2064和加法器208二者接通和断开，以便启动定时选通和使检测元件2060至2064复位。

检测元件2060至2064和/或加法器208，可以接收在检测元件2060至2064中启动检测结果登记的命令，以及接收在喇曼辐射期间或其后禁止登记的命令。该加法器208然后在至少两个检测元件中分别登记喇曼辐射的检测结果，以便根据检测结果给出关于物体的数据。

控制器204可以被用于控制检测元件2060至2064在检测中或检测后的定时选通。该控制器204可以用电学方法命令加法器208处于登记状态以启动登记。该控制器204还可以用电学方法命令加法器208处于非登记状态以禁止登记来自检测元件的检测结果。

该控制器204可以用电学方法命令检测元件2060至2064的每一个切换到检测状态，以便分别检测每一激励脉冲的喇曼辐射，并用电学方法命令检测元件2060至2064的每一个在每一激励脉冲的喇曼辐射期间或其后切换到非检测状态。在检测状态和非检测状态之间的切换，可以规则地和/或重复地与激励脉冲同步地进行。检测元件2060至2064的每一个，可以在从控制器204收到切换至检测状态的命令之后，检测被引导到其上的波段中的光子。检测元件2060至2064的每一个，可以从控制器204接收切换到非检测状态的命令，且检测元件2060至2064的每一个在收到该命令之后，停止检测。该控制器204还可以控制检测元件2060至2064中的登记。

光辐射的光源216还可以控制定时选通。光辐射的光源216可以直接命令检测元件2060至2064和/或加法器208启动登记。所以，光辐射的光源216可以在每一光激励脉冲之后，直接命令检测元件2060至2064和/或加法器208禁止登记。

换种方式，光辐射的光源216可以独立地无需控制器204的控制而发送光脉冲。在这种情形下，辐射光源216可以在它每次发射光脉冲时向控制器204发送信号，而该控制器204可以命令检测元件2060至2064和/或加法器208启动登记。所以，光辐射的光源216可以在每一光激励脉冲之后，向控制器204发送信号。响应来自光辐射光源的信号的，控制器204可以命令检测元件2060至2064和/或加法器208禁止登记。

该设备此外可以包括被引向物体200的光辐射源216。控制器204可以命令该光辐射源216向物体200输出光脉冲。该辐射源216可以是能够在需要波长上输出短脉冲的激光器。该激光器例如可以是操作在1064nm波长上的Nd:YAG（掺钕铱铝石榴石）激光器。Nd:YAG激光器的二次谐波（532nm）或更高次谐波，也可以使用。

按照图3，加法器208可以包括与检测元件2060至2064的每一个耦合的比较器300和计数器302。检测元件2060至2064例如可以是SPAD阵列（单光子雪崩二极管阵列）。每一比较器300把检测元件2060至2064产生的电脉冲与预定阈值比较。该阈值能够根据试验、模拟或理论，被设定在合适的电平。每一计数器302对越过该预定阈值的脉冲的数量进行计数，以便确定每一波段中喇曼辐射的强度。

加法器208另外可以包括与检测元件2060至2064的每一个耦合的电荷存储器400和测量单元402，如图4所示。检测元件2060至2064的每一个响应每次检测，把预定量的电荷馈送到电荷存储器400。每一测量单元402测量与电荷存储器400中总电荷关联的性质，以便确定检测元件2060至2064中与每一波段关联的喇曼辐射的强度。喇曼辐射的强度可以依据检测元件2060至2064中检测结果的数量。电荷存储器400可以包括至少一个电容器，而测量单元402可以是用于在该至少一个电容器上测量电压的电路。

图5示出光脉冲与检测元件2060至2064的相互作用500和检测元件2060至2064的操作电压502的周期的例子。水平轴是按任意标度的时间T，而竖直轴代表测量的状态。光脉冲与检测元件2060至2064相互作用500的周期，可以连同控制器204的命令和/或光源216的光脉冲一起发生。该测量单元206可以在每一光脉冲与检测元件2060至2064相互作用500的上升沿之前或在其上，被命令切换到检测状态504。该测量单元206可以在离切换到检测状态的上升沿预定延时T_p之后，被命令切换到非检测状态506。

测量状态和非测量状态之间的切换，例如可以按下面的方式进行。控制器204可以在每一光脉冲与检测元件2060至2064相互作用500的上升沿之前或在其上，命令测量单元206切换到检测状态504。控制器204还可以在离切换到检测状态的上升沿预定延时T_p之后，命令测量单元206切换到非检测状态506。代替控制器204，光辐射的光源216可以命令测量单元206切换到测量状态和切换到非测量状态。在测量状态中，喇曼辐射的登记能够通过登记喇曼光子实现。在这种情形下，检测元件2060至2064处于检测状态而加法器204处于登记状态。在非测量状态，喇曼辐射的登记被停止。在该情形下，或者是检测元件2060至2064处于非检测状态，或者是加法器208处于非登记状态。还可能的是，检测元件2060至2064处于非检测状态，而加法器208在该非测量状态期间处于非登记状态。

在非测量状态中，加法器208可以处于非登记状态，但检测元件2060至2064中至少一个可以处于检测状态，以便测量背景光辐射的量和质。该背景辐射可以由荧光、日光。室内照明等等产生。背景辐射的量和质可以被用于校正喇曼辐射的测量结果和/或指导用户降低或消除背景光辐射的恶化作用。

图6展示测量装置的操作的例子。水平轴是时间T而竖直轴是振幅，两者都按任意标度。被馈送到检测元件的操作电压502，在非检测状态506期间，可以在零以上并略低于阈值T_h，而该操作电压在检测状态504期间，可以被设定并保持在该阈值T_h以上。这样会使检测元件从一个状态到一个新的状态的切换更快。

另外或此外，要把检测元件2060至2064切换到非检测状态，控制器204或光辐射的光源216可以在离登记或检测的开始预定延时T_p之后，命令加法器208停止登记来自检测元件2060至2064的电脉冲。因此，该预定延时T_p能够被考虑成定义测量状态的时间窗口，该时间窗口可以是比检测元件2060至2064的检测状态更短的时间周期。

光辐射的光源216可以使用例如比500ps更短的时间窗口，以及例如大于数千赫的时间窗口重复率。该时间窗口与延时T_p相同。控制器204或光辐射的光源216可以触发时间窗口与激励光脉冲同时地打开和关闭。每一时间窗口也可以比500ps更短或更长。测量状态的频率可以完全不受限制。测量状态的频率可以高于100kHz，因为喇曼辐射的检测随更高频率变得更快。因此，该测量状态的频率可以在1MHz以上，甚或高于10MHz。高频率和窄时间窗口是可行的，因为它们仅仅受检测器的特征限制。频率和时间窗口的长度二者可以对测量被固定，或者它们在测量期间可以被单独或一起调整。该时间窗口可以规则地或不规则地被重复。

按脉冲模式检测喇曼辐射，有效地过滤掉背景噪声和荧光，因为检测或登记周期之外，既没有光的也没有电的脉冲被考虑。这是优于现有技术的优点。背景噪声可以包含测量系统中产生的热噪声和照在测量系统的检测元件上的背景光（阳光、灯光等等）。

然后，从检测状态504的上升沿到下一个上升沿的时间T_f，例如平均地说，可以是10μs或更小。加法器208可以在多个检测状态504上，累计检测元件2060至2064每一个中检测结果的数量和/或强度。

检测元件2060至2064的每一个可以是光电二极管，诸如雪崩光电二极管。检测元件2060至2064的每一个另外可以是按盖革模式起作用的单光子检测器。这样的检测器把与光子的每一相互作用变换成电脉冲，无需光的或电的定时选通，诸如在检测器前面的克耳门或图像增强器。

图7展示雪崩模式和盖革模式。两种模式的二极管都由半导体材料制成，并有反向偏置的p-n结。在雪崩模式中，p-n结上的偏置电压在击穿电压V_B以下。在雪崩模式中，偏置电压越接近击穿电压V_B，放大率越高。在盖革模式中，p-n结上的偏置电压在击穿电压V_B以上。在雪崩模式中，检测装置106的电输出强度，线性地依赖于光辐射，即被检测的光子数量。要使喇曼光子的登记更有效，可以使用盖革模式。在盖革模式中，检测元件2060至2064对光辐射的响应是非线性的，且单个光子可以引起该二极管向加法器208输出强的电脉冲。

在一实施例中，检测元件2060至2064例如是SPAD阵列（单光子雪崩二极管阵列）。由检测元件2060至2064根据每次被检测的光子而产生的电脉冲，可以在比较器300中被进一步处理，该比较器300可以用电学方法设定阈值。该阈值例如可以通过猝熄电路900，诸如AQC（有源猝熄电路）被设定。

该设备可以包括信号处理单元118，它确定在波段210至214的至少两个不同组中检测结果的数量。一组波段包括至少一个波段。在一实施例中，该信号处理单元118确定与多个波段的每一波段关联的检测结果。因为每一波段被引向检测元件2060至2064之一，而加法器208登记检测元件2060至2064每一个中的检测结果，所以该信号处理单元118可以确定检测元件2060至2064每一个中的检测结果，或者是按需要方式组合若干检测元件的检测结果。该信号处理单元218可以对于检测元件206形成检测结果的数量和/或强度分布，该分布相当于检测结果的数量或强度相对于喇曼光子的波长或能量的分布。根据在至少两个检测元件206中检测结果的数量，信号处理单元118可以确定与物体关联的性质。

在一实施例中，信号处理单元118可以根据不同检测元件2060至2064中检测结果数量的比较，识别物体中的材料。

在一实施例中，信号处理单元118可以根据不同检测元件2060至2064中检测结果的数量，确定物体中材料的浓度。

该设备可以包括显示单元220，它可以是用于显示图形和/或文字数字数据的显示器。该显示单元220可以是用户接口的一部分，该用户接口可以被用于输入各种可调整参数，诸如光脉冲的重复频率、光脉冲的持续时间、测量状态的持续时间（延时T_p）等等的数值。

代替检测结果的数量，喇曼辐射在不同检测元件2060至2064中的强度可以被确定。该被确定的强度和/或被确定的强度相对于检测元件2060至2064的分布，可以被用于确定物体200中的材料和/或至少一种材料的浓度。

如图8所示，该设备可以包括断开电路800，它在每一测量状态结束时有效地驱动检测元件2060至2064的每一个到达非检测状态。然而，该断开电路800不一定是必需的。代替把检测元件2060至2064的每一个切换到非检测状态，检测元件的电脉冲的登记，可以在控制器204的控制下，在计数器302中或在存储器400中被停止一段与延时T_p的时间窗口重复率关联的被控制的时间周期。

该设备可以包括接通电路802，它有效地驱动检测元件2060至2064的每一个到达检测状态。该接通电路802加快检测元件2060至2064的接通。

图9展示在一实施例中的猝熄电路900，在该实施例中，检测元件2060至2064按盖革模式被使用。当光子按盖革模式照射检测元件时，该检测元件在每次检测之后有静寂时间，在该静寂时间内，检测元件不能检测新的光子。该静寂时间能够用猝熄电路900缩短或消除，猝熄电路900可以是有源的或无源的。无源的猝熄电路可以像与检测元件耦合的电阻器那样简单。该无源电路引起检测元件的自猝熄。有源猝熄电路包括像晶体管一样的至少一个有源部件。该有源猝熄电路对检测元件的中断进行检测，并向检测元件输出适当地定时的电猝熄脉冲，以便使检测元件迅速恢复到检测状态。

该断开电路800、接通电路802和/或猝熄电路900的使用，使短的时间窗口能够使用，该用于检测的短的时间窗口的长度，例如可以是100ps。在喇曼辐射照射检测元件之前例如1ns的背景噪声的检测，防止检测元件在静寂时间内检测该喇曼辐射。通过使用接通电路802和断开电路800，静寂时间的这种作用能够被避免，因为该检测元件可以在喇曼辐射照射之前，保持被切换在非检测状态中。

控制器204可以是颇为简单的电子电路，尤其是当检测元件的测量状态与光辐射源216的激励光脉冲同步地被触发而打开和关闭的情形下。然而，控制器204和信号处理单元118还可以作为电子数字计算机被实现，它可以包括工作存储器（RAM）、中央处理单元（CPU）、以及系统时钟。该CPU可以包括一组寄存器、计算逻辑单元、以及控制单元。程序指令可以由编程语言编码。

用于控制检测元件2060至2064和光辐射源216，以及执行信号处理的计算机程序或多种计算机程序，可以被存储在某种载体中，该载体可以是能承载程序的任一实物或装置。这样的载体包含，例如：记录媒体、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号、以及软件分布包。视所需处理功率而定，该计算机程序可以在单独的电子数字计算机上执行，或者它可以在许多计算机中间分配。

该设备的电子部件还可以按一种或多种集成电路，诸如专用集成电路ASIC实施。其他的硬件实施例也是可行的，诸如由分开的逻辑部件构建的电路。这些不同实施方案的混合也是可行的。当选择实施方案的方法时，本领域熟练技术人员例如应当考虑：该设备的大小和功率消耗的要求、必要的处理能力、生产成本、以及生产量。

下一步，一种方法将参照图10被描述。在步骤1000，响应至少一个激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段，在不同检测元件中被接收。在步骤1002，在检测元件和/或加法器中接收启动喇曼辐射的登记的命令，以及在喇曼辐射期间或其后禁止喇曼辐射的登记的命令。在步骤1004，在至少两个检测元件中的每一激励脉冲的喇曼辐射的检测结果，被分开地在加法器中登记，以便根据检测结果，给出关于物体的数据。

该设备和该方法可以应用于各种不同过程，这些过程例如可以在医药和造纸工业中被执行。起作用的分子和/或它的存在可以被确定，且它在媒体中的浓度也可以被确定。

该设备适合用于现场试验和在线测量，因为至少有下述理由之一：低背景噪声、荧光抑制、简单性、小的尺寸、可靠性和低费用。

本领域熟练技术人员显然知道，随着技术的进步，该创造性概念能够以各种不同方式实现。本发明和它的实施例不受上面描述的例子限制，而是可以在权利要求书的范围内变化。

Claims

1.一种用于测量来自物体的喇曼辐射的设备，该设备包括：

多个检测元件和一加法器；

每一检测元件被配置成作为盖革模式的单光子检测器起作用，并接收和检测由响应被引向该物体的至少一个光激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段；

这些检测元件和/或该加法器，被配置成：

接收在检测元件中启动检测结果的登记的命令，并在该喇曼辐射期间或其后，接收禁止登记的命令；和

该加法器被配置成在至少两个检测元件中分别登记喇曼辐射的检测结果，以便根据该检测结果，给出关于物体的数据。

2.权利要求1的设备，其中该加法器被配置成响应启动登记的命令，切换到登记状态，且该加法器被配置成在该喇曼辐射期间或其后，响应禁止登记的命令，切换到非登记状态。

3.权利要求1的设备，其中每一检测元件被配置成响应启动登记的命令，切换到检测喇曼辐射的检测状态，且每一检测元件被配置成在该喇曼辐射之后，响应禁止登记的命令，切换到非检测状态。

4.权利要求1的设备，其中该设备包括控制器，被配置成：

命令该光辐射的光源向物体输出光脉冲；命令每一检测元件在估算的每一光脉冲与检测元件的相互作用期间或其后，切换到检测状态；以及命令每一检测元件在切换到检测状态以后的预定延迟之后，切换到非检测状态，

命令该检测元件和/或加法器启动登记，和

命令该检测元件和/或加法器禁止登记。

5.权利要求1的设备，其中该设备包括光辐射的光源被配置成向物体输出光脉冲，和

命令检测元件和/或加法器启动登记，以及命令检测元件和/或加法器禁止登记。

6.权利要求1的设备，其中该设备包括色散器，被配置成从物体接收喇曼辐射和把该喇曼辐射谱的不同波段引导到不同的检测元件。

7.权利要求1的设备，其中该设备被配置成在短于500ps的时间窗口中，测量每一激励脉冲的喇曼辐射的检测结果，并以高于100kHz的频率通过启动和禁止登记与激励脉冲同步地重复该测量，而该加法器被配置成在多个时间窗口上累计该检测结果的数量。

8.权利要求1的设备，其中该加法器包括与每一检测元件耦合的比较器和计数器，该比较器被配置成把由与之耦合的检测元件产生的电脉冲与预定阈值比较，该计数器被配置成对越过该阈值的脉冲的数量进行计数，以便确定每一波段中检测结果的数量。

9.权利要求1的设备，其中该加法器包括与每一检测元件耦合的电荷存储器和测量单元，该电荷存储器被耦合到配置成响应每一检测结果把预定量的电荷馈送到电荷存储器的检测元件，而该测量单元被配置成测量与电荷存储器中总电荷关联的性质，以便确定每一波段中检测结果的数量。

10.权利要求1的设备，其中每一检测元件是被配置成按盖革模式起作用的单光子检测元件。

11.权利要求1的设备，其中该设备包括信号处理单元，被配置成确定在至少两个波段中检测结果的数量，并根据不同检测元件中检测结果的数量，确定与物体关联的性质。

12.权利要求11的设备，其中该信号处理单元被配置成根据不同波段中检测结果的数量的比较，识别物体中的材料。

13.权利要求11的设备，其中该信号处理单元被配置成根据检测元件中检测结果的数量，确定物体中材料的浓度。

14.一种用于测量来自物体的喇曼辐射的设备，该设备包括：

控制装置、多个检测装置和加法装置；

每一检测装置被配置成作为盖革模式的单光子检测器起作用，并接收和检测响应被引向该物体的至少一个光激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段；

该检测装置和/或加法装置，被配置成：

该加法装置被配置成在至少两个检测装置中分别登记喇曼辐射的检测结果，以便根据该检测结果，给出关于物体的数据。

15.一种用于测量来自物体的喇曼辐射的方法，该方法包括：

在不同的检测元件中，接收和检测（1000）响应至少一个盖革模式的激励脉冲所形成的喇曼辐射谱的不同波段的单光子；

在检测元件和/或加法器中，接收（1002）在检测元件中启动检测结果的登记的命令以及在喇曼辐射期间或其后禁止登记的命令；和

在加法器中，分别登记（1004）在至少两个检测元件中喇曼辐射的检测结果，以便根据该检测结果，给出关于物体的数据。

16.权利要求15的方法，该方法还包括用色散器引导喇曼辐射谱的不同波段到不同检测元件。

17.权利要求15的方法，该方法还包括响应启动登记的命令，把加法器切换到喇曼辐射的登记状态，并响应禁止登记的命令，把加法器切换到非登记状态。

18.权利要求15的方法，该方法还包括响应启动登记的命令，把检测元件切换到喇曼辐射的检测状态，并响应禁止登记的命令，把检测元件切换到非检测状态。

19.权利要求15的方法，该方法还包括用光辐射的光源，命令每一检测元件和/或加法器启动登记，以及命令每一检测元件禁止登记。

20.权利要求15的方法，该方法还包括

命令光辐射的光源向物体输出光脉冲，命令每一检测元件和/或加法器启动登记，以及命令每一检测元件和/或加法器禁止登记。

21.权利要求15的方法，该方法还包括对每一激励脉冲的喇曼辐射，设定短于500ps的时间窗口，并以高于100kHz的频率通过启动和禁止登记，来重复该测量，以及在多个时间窗口上累计检测结果的数量。

22.权利要求15的方法，该方法还包括用比较器，把耦合其上的检测元件产生的电脉冲与预定阈值比较，并用计数器，对越过该阈值的脉冲的数量进行计数，以便确定每一波段中检测结果的数量。

23.权利要求15的方法，该方法还包括在加法器中，响应每一检测结果，用检测元件把预定量的电荷馈送到电荷存储器，并用测量单元，测量与电荷存储器中总电荷关联的性质，以便确定某一波段中检测结果的数量。

24.权利要求15的方法，其中每一检测元件是被配置成按盖革模式起作用的单光子检测元件。

25.权利要求15的方法，该方法还包括用信号处理单元，确定在至少两个检测元件中检测结果的数量，并根据不同检测元件中检测结果的数量，确定与物体关联的性质。

26.权利要求25的方法，该方法还包括用信号处理单元，根据不同检测元件中检测结果的数量的比较，识别物体中的材料。

27.权利要求25的方法，该方法还包括用信号处理单元，根据检测元件中检测结果的数量，确定物体中材料的浓度。