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美科学家发明远距离探测炸药的激光仪器

2008-07-04 17:46
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  美国能源部所属橡树岭国家实验室近日研制成功一种新型探测器,其利用激光和能将反射光转换为声音的装置,可探测到约18.3米以外的爆炸物。相关内容见于最新出版的第92卷《应用物理学快报》。


  该实验室生物科学部的査尔斯•范•内斯特介绍说,他们对光声波谱技术进行了改进,可以在户外探测和识别特定物质。光声波谱技术的起源可以追溯至19世纪80年代格雷厄姆•贝尔的发明,不过,由于必须要使用增压室,这项技术在安保和军事领域一直派不上用场。


  为使光声波谱技术在安检和军事领域更加实用,橡树岭实验室的研究人员将探测识别原料的工作转移到露天环境下进行,取代了以往的加压室。他们使用对人眼无害的脉冲光源照射目标样品,然后用一个石英晶体音叉来检测反射光。他们使照射光的脉冲频率和石英晶体音叉的机械共鸣频率相匹配,当反射光线落到音叉上时,会驱使音叉产生共鸣,而音叉振动的振幅与照射到其上的光的强度成比例。由于石英的特性,它会将振动转化成压电电压信号,从而被仪器检测到。


  为了检验该技术的效果,他们使用磷酸三丁酯以及三种炸药:环三亚甲基三硝胺、三硝基甲苯(TNT)和季戊四醇四硝酸酯为样品分别进行了试验。结果表明,该技术使用功率不及其他爆炸物检测仪1%的激光器,就能检测到炸药残留。


  内斯特指出,使用石英晶体音叉作为共鸣器,不仅可以缩小探测器的体积、降低成本,更重要的是能够在室外环境中使用,无论是运用于商业还是野战环境都十分理想。他表示,目前可以检测爆炸物的距离是20米左右,如果使用更强的照射光源和更大的收集镜,检测距离应当能够达到100米。


  (助编:xiaohu)

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