Примеры практической реализации рамановской спектроскопии для standoff детектирования ВВ

Как отмечалось выше, интерес, связанный с применением рамановской спектроскопии к обнаружению следов ВВ, стал проявляться только в последние годы, в отличие от других приложений этого метода исследований [76, 95-97]. Учитывая специфику метода (малая величина сечения рассеяния и высокая специфичность спектров комбинационного рассеяния), работы в этом направлении в основном связаны с созданием портативных устройств, способных обнаруживать следы ВВ на средних расстояниях (до нескольких десятков метров).

Так, в работе [78], был создан портативный standoff римановский спектрометр, способный обнаруживать ВВ на расстояниях 27 и 50 м. В системе использовался YAG:Ncl³⁺ лазер с удвоением частоты излучения (532 нм). С целью получения максимального сигнала в дневных условиях диапазон длительностей импульсов стробирования выбирался в пределах от 1 мкс до 10 мкс. В работе исследовались RDX, TNT и PETN, а также вещества, имитирующие нитраты и хлораты. По оценкам авторов, порог обнаружения системы составил 250 ppm при времени интегрирования 100 с.

В этой же работе изучались эффекты, связанные с величиной мощности лазерного излучения, воздействующего на ВВ. Для большинства образцов не обнаружено существенной деградации с ростом мощности лазерного излучения. При этом сигнал римановского рассеяния увеличивался линейно с ростом интенсивности вплоть до значений 3- И)⁶ Вт/см². Однако в случае TNT лазерное излучение, интенсивность которого превышает 3,4-10⁵ Вт/см², может вызывать деградацию образца, о чем свидетельствуют результаты спектроскопического и визуального анализа. Последнее обстоятельство подчеркивает важность тщательного подбора параметров лазерного излучения при детектировании ВВ неизвестного происхождения.

Портативный римановский спектрометр для обнаружения и идентификации ВВ был также разработан и испытан в [98]. Устройство позволяет детектировать следы большинства из известных ВВ на расстояниях вплоть до ~ 30 м. Полученные в этой работе характерные римановские спектры ряда ВВ показаны на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Standoff спектры римановского сигнала (расстояние до мишени 30 м; длина волны лазерного излучения 532 нм) [98]

Следует также отметить результаты, полученные в работе [99], в которой портативные римановские системы использовались для обнаружения и идентификации таких ВВ, как /3-НМХ и ТАТВ (расстояние 10 м, время интегрирования 10 с) в областях с низкими (~ 150 1800 см^-1) и высокими волновыми числами (2990-3225 см^-1). В дополнение к упомянутым выше ВВ с помощью УФ римановской спектроскопии были обнаружены и идентифицированы нитрат аммония и перхлорат калия (расстояние 100 м, время интегрирования 1 с) [100], а также ТАТР и нитрат мочевины [78].

Как видно, перечисленные ВВ и связанные с ними химические соединения перекрывают известные типы азотсодержащих взрывчатых веществ и ВВ, полученных из пероксидов, например, ТАТР (триацетон триперок- сид), тем самым демонстрируя универсальность римановской спектроскопии применительно к standoff обнаружению ВВ.