Implementación práctica de la tecnología de espectroscopia de absorción en un dispositivo para detectar trazas de explosivos en objetos.
Boreysho Aleksey Anatolyevich1, Candidato de Ciencias Económicas,
Strakhov Sergey Yurievich1, Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas
Konstantin Anatolyevich Konovalov1,
Alexander Yurievich Romanov2,
Sergey Leonidovich Druzhinin1,
Perkhina Elena Viktorovna1
1 Sistemas láser de centrales nucleares
2 Institución estatal NPO Equipo especial y comunicaciones Ministerio del Interior de Rusia, t./f. +7(495)6733629
Implementación práctica de tecnología de absorción. espectroscopia en un dispositivo para detectar trazas de explosivos en objetos
El trabajo está dedicado al problema urgente de desarrollar nuevos medios eficaces para luchar contra el terrorismo, a saber, — Nuevo dispositivo para detectar explosivos. El trabajo examina la implementación práctica del principio de espectroscopia infrarroja de absorción de explosivos y el método de reflexión interna total atenuada en el marco del dispositivo Dannik-4 para detectar trazas de explosivos en las superficies de objetos. Este dispositivo es único y no tiene análogos directos; sus ventajas son un tiempo de análisis corto (1..3 s), una sensibilidad bastante alta (0,1 -1 μg), facilidad de operación y mantenimiento, así como — alta velocidad de calibración y limpieza tras la detección de explosivos.
Como saben, todos los métodos para detectar explosivos (explosivos) se pueden dividir en directos y de rastreo. Los métodos directos tienen como objetivo detectar explosivos en cantidades de varias decenas de gramos. Los métodos de rastreo permiten detectar pequeñas cantidades de explosivos (rastros) en un nivel del orden de 10-3-10-13 gramos. Entre los métodos de rastreo, los más comunes son los métodos electroquímicos — espectrómetros de movilidad iónica, cromatógrafos de gases, espectrómetros de masas y — kits que utilizan métodos de reacción química de color, etc. Una de las áreas de detección de trazas es el uso de métodos ópticos, en particular, métodos de espectroscopia de absorción.
La espectroscopia de absorción se basa en el aprovechamiento del efecto de absorción por parte de la sustancia en estudio de radiación óptica con determinadas longitudes de onda que coinciden con las líneas de absorción características de cada sustancia. Los explosivos tienen espectros de absorción infrarroja (IR) concentrados en el rango de 5 a 10 micrones y son causados por vibraciones de estiramiento y deformación de las moléculas en su composición [2, 3].
Para implementar la espectroscopia de absorción, los trabajos [2,3] propusieron el uso del método de reflexión interna total atenuada (ATR), cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1. AVD — Fenómeno basado en la penetración de una onda de luz desde un medio ópticamente más denso 1 en un medio menos denso 2 hasta una profundidad proporcional a la longitud de onda de la radiación. Este efecto se observa en condiciones de reflexión interna total. Si el medio 2 no absorbe radiación, entonces la reflexión interna total no se rompe y toda la energía de la radiación regresa al medio 1. Si, cuando la radiación pasa al medio 2, se produce una absorción parcial de luz en longitudes de onda correspondientes al espectro de absorción del medio, entonces se produce el efecto ATR. Por tanto, el espectro de una onda que pasa a través del prisma contiene información sobre el espectro de absorción del medio 2 aplicado al prisma. En la práctica, el medio 2 puede ser un objeto que se está probando para detectar la presencia de explosivos. La teoría del método ATR se describe en detalle en [1].
Fig. 1. Esquema del método ATR
Como analizador de espectro se puede utilizar una rejilla de difracción, un espectrómetro de Fourier o un filtro espectral lineal. Los principios de funcionamiento del espectrómetro de Fourier y de la rejilla de difracción se describen detalladamente en numerosos trabajos, por ejemplo en [4]. Un filtro espectral lineal es un filtro extendido con recubrimientos alternos, cada sección del cual pasa por un cierto intervalo espectral y es registrada por un receptor separado (o elementos individuales de un receptor matricial). Las ventajas y desventajas de varios analizadores de espectro se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Comparación de analizadores de espectro
|
Nº |