CN116698817B - 用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法。该光谱检测系统包括：光谱检测器，其发出触发信号作为起始检测信号，并且检测多个周期性反应中目标时间段对应的多个初始光谱；函数发生器，其响应于触发信号的触发，生成基于预设相位的周期性函数；反应工作站，其利用周期性函数生成周期性场，从而启动周期性反应；以及处理单元，其将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取目标时间段对应的光谱；以预设相位为起点、持续起始检测信号的时长的时间段对应于目标时间段。通过该光谱检测系统及方法，能够检测周期性反应中的任意指定时间段的光谱，同时采集的光谱具有高的信噪比，并且能够获得该周期性反应的时间分辨光谱。
Description
技术领域
本申请涉及光谱检测领域，尤其涉及一种用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统及方法。
背景技术
拉曼光谱技术是一种基于分子振动的光谱，非常有利于鉴别有机化合物官能团的振动分析及无机晶体中的晶格振动分析，其方法具有非破环性、灵敏度高、特征信号强、分辨率高、不受水信号干扰的优势，适合于溶液体系中快速反应动力学的分析。目前在原位控制领域，特别是电催化、光催化、新型电池等领域中取得了越来越多的应用，受到各行业的认可。
相对于传统的拉曼光谱技术，时间分辨拉曼光谱可以提供更多的信息。时间分辨拉曼光谱是一种非常有用的分析技术，可以用来研究物质的动态变化，包括分子结构和相互作用的动态变化等。时间分辨拉曼光谱的通常原理是通过将激光脉冲引入样品中，观察在时间轴上的拉曼光谱信号的变化来获得信息。在时间分辨拉曼光谱实验中，需要使用高时间分辨率的光学元件，例如快速光电探测器和短脉冲激光器等。
时间分辨拉曼光谱技术已经在许多领域得到了广泛应用。在生物医学领域，时间分辨拉曼光谱可以用来研究癌症、神经退行性疾病等疾病的诊断和治疗。在材料科学领域，可以用来研究材料的结构和相变等。在环境科学领域，可以用来研究大气中的气体和颗粒物的组成和变化等。在催化领域，可以用来实时监控整个反应过程中间体的变化，从而推导出反应过程的机理，为新型催化剂的设计提供高效可行的思路。
近年来，时间分辨拉曼光谱技术得到了很大的发展。一些新的技术和方法已经被开发出来，包括基于非线性光学效应的技术、基于拉曼散射共振增强效应的技术、基于超快非弹性散射的技术等。这些新的技术和方法可以进一步提高时间分辨拉曼光谱的时间分辨率和灵敏度，拓展时间分辨拉曼光谱的应用领域。
此外，由于拉曼光谱技术的高灵敏度和非侵入性，时间分辨拉曼光谱在许多研究中被用作结合其他技术的手段，例如与红外光谱、质谱等联用，以获取更加全面的信息。
在当前关于时间分辨拉曼光谱的检测方面，主要是通过硬件改造和光路设计来解决短时间内时间分辨拉曼光谱的检测，然而其可调控的范围很小，无法实现原位反应过程对于任一指定时间段的信号检测；此外，还存在提高检测到的拉曼光谱的信噪比的需求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提出了一种基于周期性场反应的时间分辨光谱检测系统及方法，以解决现有技术中的问题。
在本申请的第一方案中，提供了一种基于周期性反应的时间分辨光谱检测系统，所述光谱检测系统用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：光谱检测仪，其包括光谱检测器，所述光谱检测器被配置为：发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号，并且检测多个所述周期性反应中与目标时间段对应的多个初始光谱；函数发生器，其被配置为：响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数；反应工作站，其被配置为：利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及处理单元，其被配置为将所述光谱检测器检测的多个所述初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的所述光谱；其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述目标时间段。
在本申请的第二方案中，公开了一种基于周期性反应的时间分辨光谱检测方法，所述光谱检测方法用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号；响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数，其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述周期性反应中的目标时间段；利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的光谱。
本申请的实施例能够通过使光谱检测器与周期性场触发机构(函数发生器和反应工作站)连接，以光谱检测器采谱的快速响应频率给予触发机构一个触发信号，触发函数发生器产生基于指定的预设相位的周期性函数(即该周期性函数在被触发而产生时为指定的预设相位)，从而使反应工作站产生周期性场，启动周期性反应，调控作为起始检测信号的触发信号与周期性场的相位对应关系，能确定对周期性反应的中间状态的任一指定时间段进行光谱检测，光谱检测器的快速响应能保证高重频的检测信号，积累出具有较好信噪比的光谱；另外，通过光谱检测仪设定检测时间序列，能够获得周期性反应的时间分辨光谱，从而通过该时间分辨光谱推导出周期性反应的反应机理。本方法能够适用于具有自身周期性或者人为构建周期性的原位化学反应，对于任一时间段内的反应过程进行实时追踪和光谱检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。在附图中：
图1为根据本申请实施例的用于周期性反应的时间分辨光谱检测系统的配置示意图；
图2为根据本申请实施例的光谱检测器的检测信号与函数发生器的产生的周期性函数之间的相位匹配示意图；
图3示出了通过将信噪比低的多条初始光谱进行高重频累加获得高信噪比的光谱；
图4示出了获取根据本申请实施例的时间分辨拉曼光谱的示意图；
图5为根据本申请实施例的用于周期性反应的光谱检测方法的示意性流程图；以及
图6为根据本申请另一实施例的用于周期性反应的光谱检测方法的示意性流程图。
具体实施方式
为了使得本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本申请实施例的以下说明清楚且简明，本申请省略了已知功能和已知部件的详细说明。
如图1所示，本申请提供了一种用于周期性反应的光谱检测系统100，该光谱检测系统100用于结合商用的光谱检测仪110，从而为反应装置200中进行的周期性反应检测光谱。该光谱检测系统100可以包括光谱检测仪110、函数发生器120、反应工作站130和处理单元(未示出)。
具体地，光谱检测仪110可以包括光谱检测器111和长焦镜头112。其中，长焦镜头111被配置为聚焦在目标检测区域的反应界面。光谱检测器111被配置为：发出用于光谱检测的触发信号作为起始检测信号，并且检测多个周期性反应中与目标时间段对应的多个初始光谱。
函数发生器120可以配置为：响应于来自光谱检测器111的触发信号的触发，以触发信号为起点生成基于指定的预设相位的周期性函数，其中，以该周期性函数中的预设相位为起点、持续该起始检测信号的时长的时间段对应于该周期性反应中的目标时间段。
反应工作站130可以配置为利用周期性函数生成周期性场，从而启动反应装置200中进行的周期性反应。
处理单元可以配置为将光谱检测器111检测的多个初始光谱进行叠加，以获取目标时间段对应的光谱。
应理解，本申请中提供的光谱检测系统100可以用于检测周期性反应的各种类型的光谱，例如拉曼光谱、衍射光谱以及红外光谱。为了便于说明，在下文的实施例中，将以拉曼光谱为例对本申请的光谱检测系统和方法进行详细的介绍。然而应理解，对于拉曼光谱的检测的相关实施例的描述同样适用于其他类型的光谱检测。
本申请的实施例涉及的光谱检测系统100通过在用于检测拉曼光谱的光谱检测仪110上搭载光谱检测器111，广泛运用于能够提供周期性场触发场的原位反应，在该光谱检测器111的触发信号触发下进行周期性光谱信号检测。将样品置于反应装置200中，光谱检测器111发出触发信号开始检测拉曼光谱，通过光谱检测器111的采样周期结合函数发生器120产生的周期性函数(如正弦函数)，调控周期性函数的相位来调控周期性反应过程中的不同目标时间段(即待检测光谱的反应时间段)，不但可以实现对周期性反应过程中的指定的极短目标时间段的拉曼光谱信号的检测，而且可以通过对多个周期内的与相同目标时间段对应的多个初始拉曼光谱进行叠加来提高拉曼光谱的信噪比。
在一个实施例中，采用该光谱检测系统100对以金属Cu为催化剂，电化学法还原CO2的周期性电化学原位反应过程检测拉曼光谱；相应地，该反应装置200为电化学原位反应池，反应工作站130为电化学反应工作站。
具体地，如图1所示，这里的所述电化学原位反应池直接置于光谱检测仪110的光路中，通过长焦镜头112聚焦在溶液的催化剂表面。所述电化学原位反应池引出的三电极——工作电极(WE)、对电极(CE)和参比电极(RE)分别连接在电化学反应工作站(反应工作站130的示例)的三电极接口上，控制反应体系的电压，同时电化学反应工作站与函数发生器120连接，函数发生器120再通过拉曼光谱检测仪末端的光谱检测器111的信号传输接口进行连接。
这里的拉曼光谱检测仪110为配置有长焦镜头112的显微共聚焦拉曼光谱仪。这里采用的长焦镜头112能够保证激光光斑聚焦在电化学反应体系的催化剂表面。因为电化学反应通常在催化剂与溶液的界面发生，中间过渡态的产物在界面的浓度最高，容易探测到。
进一步地，所述电化学原位反应池应具有完好的密封性。在一个实施例中，当电解液注满反应池时，反应池不能漏液。反应池可以为多通道池，例如，在做CO2催化实验室需要通入CO2气体，产生CO或者其他气体排出，所以气体通道也需要保证其密封性。这样有利于各种气体从反应池一方进入并接触催化剂表面，在表面进行电催化反应。
进一步地，反应工作站130能够为该反应装置200提供稳定的物理场，包括电场(例如，电压或者电流形式的电场)、脉冲光场及交变磁场等能实现周期性调控的各类触发场。在该示例性实施例中，电化学反应工作站为电化学原位反应池提供电压形式的电场(电势场)以启动反应池中进行的周期性的电化学反应。
进一步地，反应工作站130可以与函数发生器120连接，从而在函数发生器120的周期性函数的作用下产生周期性场，例如周期性电势场、周期性光场或周期性磁场。
优选地，本申请中的光谱检测器111可以为电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice，简称“CCD”)，其具有快速响应的特性(积分时间短)。更优选地，该电荷耦合器件可以为电子倍增电荷耦合器件(Electron-Multiplying Charge-Coupled Device，简称“EMCCD”)或者带有像增强功能的电荷耦合器件(Intensified Charge-Coupled Device，简称“ICCD”)。
进一步地，函数发生器120可以与光谱检测器111的信号传输接口连接，通过信号传输接口的信号采谱的方法来获得触发而产生周期性函数波形，如正弦波波形。可选地，该信号传输接口可以为SMA(SubMiniature version A)接口、BNC(Bayonet Nut Connector)接口或串联接口。
光谱检测器111发出触发信号(高平信号on或低平信号off)的时间决定了开始检测的起始时间，函数发生器120的周期性函数与触发信号对应的起始相位可以在函数发生器120上设定，也就是提前在函数发生器120上预先设定需要的相位(指定的预设相位),即该周期性函数的起始相位是可调整的。函数发生器120在接收到触发信号后开始生成基于预设相位的周期性函数。在这里，以该周期性函数中的预设相位为起点、持续该起始检测信号的时长(在图2中对应于作为触发信号的高平on信号的宽度)的时间段即对应于待检测光谱的目标时间段。
在这里，光谱检测器111的检测周期为周期性场(即函数发生器120的周期性函数)的周期的整数倍。优选地，光谱检测器111的检测周期与周期性场的周期相等，如图2所示。
如图2所示，当光谱检测器111通过例如高平信号触发用于产生例如正弦函数的函数发生器120后，光谱检测器111开始在预设相位检测拉曼光谱，采谱的时间是极短的，在第一周期采谱完成后，获得该第一周期内与目标时间段对应的初始拉曼光谱。然而，应当理解，单次脉冲信号(单个周期)的初始拉曼光谱的信噪比是极差的，其只有经过高重频叠加平均后才能获得满意的信噪比。为了获得针对目标时间段的信噪比高的光谱，需要尽可能多的初始光谱进行高重频叠加。因此，在该实施例中，该光谱检测器111优选为具有快速响应频率的电荷耦合器件(CCD)，其在第一周期完成初始拉曼光谱检测后，会在第二、第三直至所有的周期的相同预设相位检测初始拉曼光谱，最后处理单元将这些初始拉曼光谱进行叠加，以获得这一极短时间范围的拉曼光谱，如图3和图4所示。
图3示出了通过将左侧的信噪比低的多条初始拉曼光谱进行高重频叠加获得了如右侧所示的具有高信噪比的拉曼光谱。具体地，电化学反应工作站提供的电压也是脉冲的，而此电压条件下第一周期内的电化学反应开始进行，通过相位匹配而只检测电化学反应过程中的某一阶段(目标时间段)，当开始第二周期内的电化学反应时，同样检测电化学反应的同一对应的时间段，当检测的次数足够多次，拉曼光谱图显示出较好的信噪比。
例如，在所述的以金属Cu为催化剂，电化学法还原CO2反应体系内，通过对例如图3所示的目标时间段内的拉曼光谱图进行分析，可以确定过渡态产物包括如下几个中间过渡态产物的特征峰：对应520～620cm-1的CuxO/OH、对应1900-2100cm-1的COads以及对应1070cm-1的CO3 2-。
在另一个实施例中，该光谱检测器110还可以被配置为接收对用于检测光谱的检测时间序列的设定。所述光谱检测器111进一步被配置为基于所述检测时间序列，检测与不同目标时间段对应的多个拉曼光谱；所述处理单元进一步被配置为将所述多个光谱进行组合，从而获得所述周期性反应的基于相位延迟技术的时间分辨拉曼光谱。
具体地，该光谱检测仪110可以包括存储有计算机程序的存储器，该计算机程序包括指令，这些指令在由计算机执行时，可以使得计算机能够接收用户对光谱检测的检测时间序列的设定。该检测时间序列指示光谱检测器111在一个反应周期内检测光谱的特定时刻，即光谱检测器111发出触发信号(高平信号或低平信号)的特定时刻，在各个特定时刻发出触发信号作为起始检测信号，使得函数发生器120能够产生与该特定时刻对应的具有预设相位的周期性函数。该时间检测序列可以由用户根据检测的需求例如通过输入单次检测时间和组合次数来提前预先设定。
在这里，在该检测时间序列中，各个时刻对应的周期性函数的预设相位是彼此不同的，从而对应周期性反应中的不同目标时间段。例如，如图2所示，示出了对应于三个检测时刻的三条正弦函数曲线。在相同检测时刻(即相同检测高平信号对应的时刻)，三条正弦函数曲线分别为不同的预设相位，从而对应周期性反应的三个不同目标时间段。具体地，针对最上方的正弦函数对应的第一预设相位，光谱检测器111可以通过发出触发信号开始检测与第一预设相位对应的周期性反应的第一目标时间段的拉曼光谱；然后，针对中间的正弦函数对应的第二预设相位，光谱检测器111可以通过延迟发出触发信号开始检测与第二预设相位对应的周期性反应的第二目标时间段的拉曼光谱；最后，针对最下方的正弦函数对应的第三预设相位，光谱检测器111可以通过进一步延迟发出触发信号开始检测与第三预设相位对应的周期性反应的第三目标时间段的拉曼光谱，以此类推；通过这种方式，光谱检测器111可以获得同一反应周期内各个不同目标时间段的拉曼光谱，并且通过处理单元将这些与不同目标时间段对应的拉曼光谱进行组合，可以获得该周期性反应的时间分辨拉曼光谱，从而能够确定在该周期性反应中的中间过渡态产物的转换过程并确定反应机理。
图4示出了根据本申请的实施例的示例性的时间分辨拉曼光谱。如图4所示，在每个脉冲电位(脉冲周期)下，光谱检测器111检测同一预设相位(以图4的上图中的虚线框表示)的初始拉曼光谱，该预设相位对应周期性反应的目标时间段，将获得的对应多个脉冲周期的多个初始拉曼光谱进行叠加，获得图4中的下图中的其中一条拉曼光谱；接着，通过延迟触发，即整体移动图4的上图中的虚线框，获得对应不同预设相位(对应不同目标时间段)的拉曼光谱，将它们组合即获得图4的下图中所示的时间分辨拉曼光谱。在这里，检测时间分辨拉曼光谱的时间分辨率取决于光谱检测器111的响应速度。本示例中采用的CCD的积分时间为0.25s，电化学反应的脉冲周期为2秒，通过相位调控，可以在2s周期内对中间过渡态信息进行拉曼光谱组合，如图4所示。
图5示出了根据本申请实施例的用于周期性反应的光谱检测方法的示意性流程图。如图5所示，该光谱检测方法300包括如下步骤。
在S310，发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号。
在S320，响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数，其中，以周期性函数中的预设相位为起点、持续起始检测信号的时长的时间段对应于周期性反应中的目标时间段。
在S330，利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应。
在S340，将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的光谱。
在该实施例中，该光谱检测方法300由结合图1-图4描述的光谱检测系统100来执行。具体地，在S310中，光谱检测器111向函数发生器120发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号，其中该触发信号可以为高平信号或低平信号；在S320中，函数发生器120响应于接收到的触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数(该周期性函数例如为正弦函数，其周期基于光谱检测器111的检测周期预先设定)，使得以预设相位为起点、持续起始检测信号的时长的时间段对应于周期性反应中的目标时间段；在S330中，该周期性函数被应用于用于生成物理场的反应工作站130，生成周期性场，该周期性场的周期与周期性函数的周期相等，反应装置200中的周期性反应在周期性场的作用下开始启动；以及在S340中，光谱检测器111检测各个周期性反应的目标时间段内的初始光谱，并将检测到的多个周期性反应的多个初始光谱进行叠加，以获取该目标时间段所对应的光谱，其中，该多个初始光谱对应各个周期性反应的相同目标时间段。
本申请实施例涉及的所述的光谱检测方法，通过设计周期函数和相位调控，从而能够对于任一指定时间段内反应过程进行光谱检测，并且能够提高检测的光谱的信噪比。上文中结合图1-图4描述的光谱检测系统100的光谱检测方法的实现方式均可以结合于此，在此不赘述。
进一步地，如图6所示，该光谱检测方法300还可以包括如下步骤。
在S350，设定用于检测光谱的检测时间序列；
在S360，基于所述检测时间序列，检测分别与不同目标时间段对应的多个光谱。
以及，在S370，将所述多个光谱进行组合，从而获得所述周期性反应的时间分辨光谱。
具体地，以拉曼光谱为例，在S350中，用户可以通过光谱检测仪110设定用于检测拉曼光谱的检测时间序列，该检测时间序列指示光谱检测器111在一个反应周期内检测拉曼光谱的特定时刻，即光谱检测器111发出检测信号(高平信号或低平信号)的时刻；在S360中，光谱检测器111基于该检测时间序列，检测分别与不同目标时间段对应的多个拉曼光谱；以及在S370中，处理单元将光谱检测器111检测到的多个光谱进行组合，从而获得该周期性反应的时间分辨光谱。
在该实施例中，通过周期性反应的中间过渡态产物来判断周期性反应的过程，从而推导出周期性反应的反应机理。
应当理解，本方法不仅仅适用于周期性反应的过程，甚至是对于非周期性反应，也可以通过构建周期场来实现周期性反应。任何能构建周期性场的反应都通过本方法实现，包括周期性光场、周期性磁场以及其他周期性脉冲场。
应理解，在本申请各个实施例中，处理单元可以是处理器。该处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。需要说明的是，处理器还可以集成有内存单元和/或高速缓存单元等用于存储的部件。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
以上对本申请多个实施例进行了详细说明，但本申请不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本申请构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本申请所要求保护的范围。
Claims (11)
1.一种用于周期性反应的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测系统用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：
光谱检测仪，其包括光谱检测器，所述光谱检测器被配置为发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号，并且检测多个所述周期性反应中与目标时间段对应的多个初始光谱；
函数发生器，其被配置为：响应于所述触发信号的触发，以生成基于指定的预设相位的周期性函数；
反应工作站，其被配置为：利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及
处理单元，其被配置为：将所述光谱检测器检测的多个所述初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的所述光谱；
其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述目标时间段。
2.根据权利要求1所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测仪被配置为接收对用于检测光谱的检测时间序列的设定；
其中，所述光谱检测器进一步被配置为基于所述检测时间序列，检测分别与不同目标时间段对应的多个光谱；
所述处理单元进一步被配置为将所述多个光谱进行组合，从而获得所述周期性反应的时间分辨光谱。
3.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测器的检测周期为所述周期性场的周期的整数倍。
4.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测器为电荷耦合器件。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电荷耦合器件为电子倍增电荷耦合器件或带有像增强功能的电荷耦合器件。
6.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测器包括信号传输接口，所述函数发生器通过所述信号传输接口与所述光谱检测器连接。
7.根据权利要求2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱为拉曼光谱，所述时间分辨光谱为时间分辨拉曼光谱。
8.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述周期性反应为电化学原位反应，所述反应装置为电化学原位反应池。
9.根据权利要求1或2所述的光谱检测系统，其特征在于，所述周期性场为周期性电场、周期性光场或周期性磁场。
10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的光谱检测系统的用于周期性反应的光谱检测方法，其特征在于，所述光谱检测方法用于为反应装置中进行的所述周期性反应检测光谱，且包括：
发出光谱检测的触发信号作为起始检测信号；
响应于所述触发信号的触发，生成基于指定的预设相位的周期性函数，其中，以所述周期性函数中的所述预设相位为起点、持续所述起始检测信号的时长的时间段对应于所述周期性反应中的目标时间段；
利用所述周期性函数生成周期性场，从而启动所述反应装置中进行的所述周期性反应；以及
将检测的多个初始光谱进行叠加，以获取与所述目标时间段对应的光谱。
11.根据权利要求10所述的光谱检测方法，其特征在于，所述光谱检测方法还包括：
设定用于检测光谱的检测时间序列；
基于所述检测时间序列，检测分别与不同目标时间段对应的多个光谱；以及
将所述多个光谱进行组合，从而获得所述周期性反应的时间分辨光谱。
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