爆炸物的对峙探测:红外光谱化学传感
R3-C
项目描述
概述及意义
该项目涉及在对峙模式下使用红外光谱，并与中红外(MIR)激光源耦合，开发确认(正交化学传感器)，用于检测衣服、旅行袋、个人包、笔记本电脑包/箱子、皮肤和其他基质上的爆炸物残留物。要克服的主要障碍是将硝基或过氧化物基炸药与发现炸药的高干扰、MIR吸收基质(基质)区分开来。量子级联激光器(QCL)将被用作能量源。QCL彻底改变了MIR光谱学的应用。评估的技术将在1分钟内(大多数情况下是几秒钟)向操作人员提供爆炸物存在的正面/负面或置信水平指示，同时有效地在多个距离、不同水平的相对湿度、空气颗粒、温度、光照和风的现场环境中操作。
波多黎各大学马亚圭斯分校(UPRM)的这项研究和教育任务的主要目标是为在高MIR吸收基材(包括棉花、纸板、木材、塑料)上进行爆炸物的检测奠定基础，并为各种基材表面上的各种高能量材料(HEM)创建一个适应性红外吸收/反射光谱库。将构建、测试和提供一个可寻址的HEM库。库中的光谱将能够根据考虑光谱测量条件、HEM残留物的物理特征和衬底表面特征的模型进行修改或变形。该库旨在用于识别与许多杂波物种结合的单一目标化学品，以及在相互混合和与其他杂波物种混合的多个目标化学品之间进行区分。
该库可以包括多达30个目标HEM和7种或更多基板类型。目标化学品将包括烈性炸药、炸药配方、非氮基炸药、自制炸药以及这些各种化学品的共同指示化合物和前体。衬底可以是金属或非金属，并且可以具有高的红外透射率或反射或吸收;它们还可能具有较低的红外透过率、反射率或吸光度。
给定的稀固体在表面上的浓度可达1 μg/cm2或更低。单一目标化学物质可能只占总残留物的0.1%。混合物可以有多达5到10个目标成分加上15个或更多的额外背景化学物质，给定的目标成分只占表面残留总量的1%。该库的开发将包括在底物表面制备含有化学残留物的样品，对所制备的样品进行光谱表征，以及对各种测量效应和残留物/底物效应的调查和建模。在UPRM进行的测量将使用几种可用的光谱测量仪器，包括FT-IR光谱仪，可调谐QCL源和光电探测器。
