Лидары научили дистанционно находить взрывчатку
Выявить пары вокруг самого вещества или взрывного устройства — задача достаточно трудная. Сначала лидары планировалось использовать для обнаружения паров взрывчатых веществ, однако учёные выяснили, что с их помощью можно детектировать и следы — частицы, которые неизбежно остаются при контакте со взрывчаткой на руках, одежде и вещах человека. Их концентрация очень небольшая, так как это низколетучий класс веществ, а если ещё и предпринимаются попытки для маскировки, то она падает еще на несколько порядков, по словам исследователей.
Оказалось, что в сложных многоатомных молекулах взрывчатых веществ эффективность флуоресценции невелика. Физики применили один из самых чувствительных оптических методов — флуоресцентную спектроскопию, то есть попытались измерить флуоресценцию, или излучение возбуждённой молекулы вещества. Тогда учёные решили при помощи лазера разбивать эти молекулы на простые составляющие, которые более активны в процессах излучения, легко возбуждаются и дают хороший оптический отклик.
Когда лазерное излучение — то же, что используется для фрагментации молекул паров взрывчатки, — действует на твердые частички следа, они нагреваются и испаряются в приповерхностную область. Обнаружение следов веществ происходит по тому же принципу. В качестве фрагментов-индикаторов был выбран оксид азота, потому что он является характерным признаком наиболее распространённых взрывчатых веществ. Далее эти пары фрагментируются, а затем детектируются их характерные фрагменты.
Отличительным признаком последнего является то, что он находится в колебательно-возбужденном состоянии, в то время как молекулы атмосферного оксида азота более «спокойные». Однако оксид азота в больших количествах содержится в атмосфере, и было необходимо разделить сигналы от него и от NO, который является фрагментом взрывчатки. Эта разница для одних и тех же молекул, появившихся разными путями, позволила проводить селективное возбуждение, то есть подобрать длину волны лазерного излучения таким образом, чтобы возбуждались только NO-фрагменты взрывчатых веществ.
Далее следует его спектральная фильтрация, детектирование, обработка и преобразование в вид, удобный для оператора. Учёные сконструировали лазерные локаторы — лидары, которые состоят из источника лазерного излучения и оптической системы, которая принимает сигнал от возбужденных молекул. Устройства прошли тестирование на железнодорожных вокзалах, которые показали, что прибор реагирует на следы в отпечатках пальцев, даже если человек после контакта с взрывчаткой прикасался к другим поверхностям или мыл руки.
При этом чувствительность составляет 10?12 г/см3 для паров и от 1 до 10 нг/см2 для следов. Независимые испытания подтвердили способность приборов определять взрывчатые вещества на расстоянии 50 метров. Устройство сканирует область наиболее вероятного расположения следов взрывчатых веществ — манжеты, карманы, пуговицы и замки-молнии. С помощью лидара можно незаметно сканировать людей, вызывающих подозрение у спецслужб, так как прибор работает не только на большой дистанции, но и в невидимом для глаз ультрафиолетовом диапазоне.
В перспективе исследователи видят два возможных пути применения приборов — стационарный и мобильный. Сейчас учёные работают над тем, чтобы сделать установки еще более чувствительными и избирательными, а также уменьшить их габариты (размеры самого небольшого из устройств на данный момент — около 1?1,5?1 метр). Это может быть большой проектор, который висит на потолке и сканирует людей, также лидар можно разместить на самоходной платформе, которая будет подъезжать в определённое место для сканирования.
Оказалось, что в сложных многоатомных молекулах взрывчатых веществ эффективность флуоресценции невелика. Физики применили один из самых чувствительных оптических методов — флуоресцентную спектроскопию, то есть попытались измерить флуоресценцию, или излучение возбуждённой молекулы вещества. Тогда учёные решили при помощи лазера разбивать эти молекулы на простые составляющие, которые более активны в процессах излучения, легко возбуждаются и дают хороший оптический отклик.
Выявить пары вокруг самого вещества или взрывного устройства — задача достаточно трудная. Сначала лидары планировалось использовать для обнаружения паров взрывчатых веществ, однако учёные выяснили, что с их помощью можно детектировать и следы — частицы, которые неизбежно остаются при контакте со взрывчаткой на руках, одежде и вещах человека. Их концентрация очень небольшая, так как это низколетучий класс веществ, а если ещё и предпринимаются попытки для маскировки, то она падает еще на несколько порядков, по словам исследователей.
Отличительным признаком последнего является то, что он находится в колебательно-возбужденном состоянии, в то время как молекулы атмосферного оксида азота более «спокойные». Однако оксид азота в больших количествах содержится в атмосфере, и было необходимо разделить сигналы от него и от NO, который является фрагментом взрывчатки. Эта разница для одних и тех же молекул, появившихся разными путями, позволила проводить селективное возбуждение, то есть подобрать длину волны лазерного излучения таким образом, чтобы возбуждались только NO-фрагменты взрывчатых веществ.
Когда лазерное излучение — то же, что используется для фрагментации молекул паров взрывчатки, — действует на твердые частички следа, они нагреваются и испаряются в приповерхностную область. Обнаружение следов веществ происходит по тому же принципу. В качестве фрагментов-индикаторов был выбран оксид азота, потому что он является характерным признаком наиболее распространённых взрывчатых веществ. Далее эти пары фрагментируются, а затем детектируются их характерные фрагменты.
Далее следует его спектральная фильтрация, детектирование, обработка и преобразование в вид, удобный для оператора. Учёные сконструировали лазерные локаторы — лидары, которые состоят из источника лазерного излучения и оптической системы, которая принимает сигнал от возбужденных молекул. Устройства прошли тестирование на железнодорожных вокзалах, которые показали, что прибор реагирует на следы в отпечатках пальцев, даже если человек после контакта с взрывчаткой прикасался к другим поверхностям или мыл руки.
В перспективе исследователи видят два возможных пути применения приборов — стационарный и мобильный. Сейчас учёные работают над тем, чтобы сделать установки еще более чувствительными и избирательными, а также уменьшить их габариты (размеры самого небольшого из устройств на данный момент — около 1?1,5?1 метр). Это может быть большой проектор, который висит на потолке и сканирует людей, также лидар можно разместить на самоходной платформе, которая будет подъезжать в определённое место для сканирования.
При этом чувствительность составляет 10?12 г/см3 для паров и от 1 до 10 нг/см2 для следов. Независимые испытания подтвердили способность приборов определять взрывчатые вещества на расстоянии 50 метров. Устройство сканирует область наиболее вероятного расположения следов взрывчатых веществ — манжеты, карманы, пуговицы и замки-молнии. С помощью лидара можно незаметно сканировать людей, вызывающих подозрение у спецслужб, так как прибор работает не только на большой дистанции, но и в невидимом для глаз ультрафиолетовом диапазоне.
Дата публикации: 18.02.2019
Ещё новости
27.08.2022 Видео: геймплейный трейлер стильного экшена Gungrave G.O.R.E. с безжалостным антигероем
R.E. Разработчики из Iggymob совместно с издательством Prime Matter представили геймплейное видео Gungrave G.O. — стильного экшен-шутера, в котором игрок сможет перевоплотиться в брутального антигер...
27.08.2022 В Китае представлен перспективный «Москвич»? На автосалоне в Чэнду дебютировал 7-местный кроссовер Sehol X8 Plus за 14 500 долларов
Это — на первом этапе, а потом возможно расширение линейки или замена одних моделей на другие. Официально о новых автомобилях «Москвич» пока ничего не сообщается, но уже практически никто не сом...
26.08.2022 20 000 потоковых процессоров, 36 ГБ памяти и шина разрядностью 512 бит. AMD работает над видеокартой-монстром, но она выйдет нескоро
Информатор приписывает ей компоновку с 13 (!) чиплетами: четырьмя модулями GCD (Graphics Compute Dies) и девятью MCD (Memory Complex Dies). Инсайдер принес очень интересные новости относительно перспе...
09.11.2022 Перспективный «Москвич» уже появился в Казахстане? В соседней стране начали продавать JAC JS4 – ожидается, что его производство наладят в Москве на бывшем заводе Renault
Еще летом появились слухи, что эту же модель будут производить на московском заводе «Москвич», а недавняя неразбериха с российским анонсом JS4 лишь укрепила во мнении, что автомобиль действительно буд...
27.08.2022 Власти Италии обратились к экстрасенсу, чтобы тот спас всех от засухи
Такое решение вызвано серьезными последствиями аномальной жары лета 2022 года: два из пяти источников воды коммуны пересохли. В северном регионе Италии, коммуна Баярдо, Лигурия, местные власти обрати...
Все новости