确定爆炸材料和分析非饱和砂土残留

预防意外和故意爆炸是一个日益突出的全球性问题,取决于炸药材料的检测和分析非饱和砂土的残留物。然而,爆炸材料的检测可以危险的爆炸,由于迫在眉睫的威胁和潜在的有毒物质的存在。因此,技术检测炸药材料必须快速、高效,能够从一个安全的距离。

最近,先进的光谱技术已经开始允许快速检测炸药材料的情况。本文简要概述了最近的一些挑战和发展确定爆炸材料。2017年Pittcon会议及博览会(美国芝加哥3月5 - 9,IL)是理想的地方研究人员更多地了解在这篇文章中讨论的技术和许多更多。

挑战与炸药材料的识别

炸药材料通常结合碳氢化合物燃料组件,基于氮或氧的触发组件。¹有超过150种已知炸药材料在今天使用,包括许多常见材料具有多种用途。²因此,一个重大的挑战与确定爆炸材料是避免假阳性从常见的材料不被受雇于一个爆炸材料。一般来说,这可以通过确定相对大量的氧,氮和其他元素出现在一个材料。

简易爆炸装置(IEDs)的检测,目前全球的主要问题,提出了进一步的挑战。简易爆炸装置的定义包含非传统组件可能很难检测到。关注周围的简易爆炸装置的使用,

北约已经开发出一种反ied行动计划,³由海军研究办公室和最近的一份报告强调了需要改进的爆炸性材料领域的快速检测。⁴

手持设备的增加对于识别爆炸材料

传统的光谱技术往往需要一个训练有素的化学家,可以耗时。因此,光谱的方法可以确定炸药材料的发展迅速,可以使用一个非专业外实验室是至关重要的。最近,进展的手持设备对爆炸物的检测已经加速。

手持设备使用光学光谱被视为最有前途的爆炸材料的检测技术。许多光学技术已经改编成便携式形式适用于爆炸材料从一个安全的距离包括拉曼光谱检测,^8、9激光诱导击穿光谱(LIBS),¹⁰激光诱导荧光(生活),¹¹和空腔铃流光谱(crd)。¹²每个光学光谱技术都有自己的特定的优点和缺点。

LIBS确定爆炸材料

幽默是一种光谱技术,激发样品的分解为它的组成部分,形成一个微等离子体。发出的光从微等离子体用于确定样本的分子组件。库是一个表面的技术,无需样品制备,并提供分析几秒钟。¹³克服背景信号产生的氮气和氧气在空气中,陆军研究实验室的研究人员已经开发出一种修改版的LIBS称为双脉冲填词。¹⁴双脉冲中采用激光脉冲取代周围气体减压和创建一个区域,然后激发大气气体干扰最小的样本材料。双脉冲中已被证明有效地确定爆炸材料。陆军研究实验室一直致力于“手提箱库,”中包含的LIBS技术领域应用的9公斤的手提箱。

拉曼光谱识别爆炸材料

拉曼光谱在入射光的原则是inelastically分散和转移由于分子的振动频率。拉曼光谱学提供非侵入性分析在安全距离和检测小浓度的材料的能力。挑战爆炸材料识别使用拉曼光谱包括弱信号、污染和不断变化的环境。¹⁵

加州理工学院的研究人员正在调查爆炸材料的检测使用的二维相关光谱,拉曼光谱结合温度的变化。^16、17作为爆炸材料的拉曼峰随着温度增加,减少二维相关光谱能够成功区分炸药材料的拉曼光谱和静态背景的污染物,因此减少假阳性的几率。加州理工学院正在进行的工作的重点是优化光学和减少集成时间让这种技术移植,并允许快速分析。

生活对于识别爆炸材料

生活是一种光谱技术,分子是兴奋到一个更高的能量状态,然后放松回到基态的自发光发射。¹⁸麻省理工学院的研究人员一直在开发一种技术涉及光离解紧随其后的生活(PD-LIF)检测炸药残留物在10米的距离。¹¹富氮分子,如用于炸药、游离在紫外线产生一氧化氮振动能量过剩。没有来自分离的过度振动能量爆炸材料使其区别于背景没有使用生活。LIF-based技术提供几个优点包括使用低功率成对激光,强劲的返回信号,特异性强。麻省理工学院正在进行的研究集中在扩大生活为大面积激光和光学观察。

结论

爆炸材料的鉴定和分析非饱和砂土残留是一个复杂和具有挑战性的任务,依靠新的光谱技术的发展。世界各地的研究人员正在研究调整光谱技术爆炸材料的有效检测,和正在进行的研究是集中在小型化设备和增加对峙距离,目的是为现场生产的手持设备的应用程序。Pittcon 2017将功能领域的许多专家爆炸物检测,以及数十家参展企业包括热科学、Rigaku,和瑞士万通,使其必须参加活动人员感兴趣的爆炸材料分析。

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