美国研究小组证明量子级联激光器可分析爆炸性火球化学成分

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9月16日消息,美国另2个研究小组有要是证明,量子级联激光器(QCL)吸收光谱要能表征不之类型爆炸物引爆时产生的燃烧甲烷二氧化碳含量水平。研究人员使用在美国太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)定制的新仪器,以更慢的下行数率 、更高的分辨率和相比使用红外激光器更长的时间来测量爆炸事件。

中红外光谱

亚利桑那州图森市James Wyant光专学 学院的副研究员Mark Phillips、论文的合著者Mark Phillips解释说,扫描波长外腔量子级联激光器(扫描ECQCL)为探测爆炸物提供了有两种新法律最好的办法 。

工作在中红外光谱区(4.35——4.88μm)和100Hz情况报告,该光谱系统每两微秒可测量一次一氧化碳(CO)、水(H2O)、甲烷二氧化碳(CO2)和一氧化二氮(N2O)的浓度。

Phillips说:“扫描ECQCL将高分辨率可调谐激光光谱的最佳型态与傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)等宽带法律最好的办法 结合起来,实现了新的测量法律最好的办法 。”

这项研究观察了有两种高能炸药。它们都被放置在专门为承装火球而设计的试验腔体中,尽管烟尘有光衰减的作用,通过全版的分析仍能得到温度信息和每次爆炸产生的各种甲烷二氧化碳浓度。

所使用的爆炸材料包括塞姆汀塑胶炸药(Semtex)的主要成分季戊四醇四硝酸酯(PETN),这是有两种无色晶体,难以检测。研究小组还检测出有两种叫做PBXN-5的聚合物粘结材料、中含 “Comp-B”的三硝基甲苯(TNT),以及硝基甲烷和高氯酸铵的混合物(NM-AP)。

燃烧甲烷二氧化碳

根据发表在《应用物理学杂志》(Journal of Applied Physics)上的研究结果,所有被测炸药都产生了“显著”的CO甲烷二氧化碳,其中PBXN-5和PETN的CO甲烷二氧化碳浓度最高,NM-AP的CO甲烷二氧化碳浓度最低。PETN的CO2甲烷二氧化碳浓度最高,NM-A的CO2甲烷二氧化碳浓度最低。

Phillips和他的同事在论文中提及:“很明显,不同爆炸类型的CO2与CO的比例很多很多我同。这样 观察结果是,PBXN-5的N2O浓度最高,这与PBXN-5中使用的氮含量较高的HMX炸药(注:有两种硝胺化合物)表现一致。”

Phillips在总结中表示一些结果仅属于“初步调查”,有要是为未来的一些研究打开一扇门。当村里人 写道:“红外吸收和发射信号与紫外线、可见光、近红外光谱区的测量值之间的相关性非常有价值。”

Phillips还担任总部发生新墨西哥州阿尔伯克基市的Opticslah公司研究副总裁,这是一家成立于2015年的初创公司,专门从事激光光谱和传感技术,目前正在努力将扫描ECQCL商业化。

除了探测爆炸性火球外,扫频激光系统有望在防区的化学羽流和痕量甲烷二氧化碳探测中得到应用。

文章来源:麦姆斯咨询