Представлены экспериментальные результаты дистанционного обнаружения следов некоторых высокоэнергетических материалов на поверхности объекта с помощью СКР-лидара, построенного на базе эксимерного лазера на среде KrF c узкой линией генерации и многоканального анализатора спектра на основе дифракционного спектрографа и стробируемой ПЗС-камеры с усилителем яркости. Проведена оценка чувствительности системы при дальности зондирования 10 м. Достигнут порог обнаружения следов азотосодержащих химических соединений с поверхностной плотностью порядка 0,5 мкг/см2 при накоплении сигнала по 1000 лазерным импульсам.
лидар, комбинационное рассеяние света, дистанционное обнаружение, высокоэнергетические материалы
1. Bobrovnikov S.M., Vorozhtsov A.B., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Maksimov E.M., Panchenko Y.N., Sakovich G.V. Lidar detection of explosive vapors in the atmosphere // Russ. Phys. J. 2016. V. 58, N 9. P. 1217–1225.
2. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Rothschild M. Noncontact detection of homemade explosive constituents via photodissociation followed by laser-induced fluorescence // Opt. Express. 2010. V. 18, N 6. P. 5399–5406.
3. Arusi-Parpar T., Heflinger D., Lavi R. Photodissociation followed by laser-induced fluorescence at atmospheric pressure and 20° C: A unique scheme for remote detection of explosives // Appl. Opt. 2001. V. 40, N 36. P. 6677–6681.
4. Скворцов Л.А. Лазерные методы дистанционного обнаружения химических соединений на поверхности тел. Москва: Техносфера, 2014. 208 с.
5. Агеев Б.Г., Климкин А.В., Куряк А.Н., Осипов К.Ю., Пономарев Ю.Н. Дистанционный детектор опасных веществ на основе перестраиваемого 13С16О2-лазера // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 3. С. 204–208.
6. Dionne B.C., Rounbehler D.P., Achter E.K., Hobbs J.R., Fine D.H. Vapor pressure of explosives // J. Energetic Mater. 1986. V. 4, N 1. P. 447–472.
7. Gresham G.L., Davies J.P., Goodrich L.D., Blackwood L.G., Liu B.Y.H., Thimsen D., Yoo S.H., Hallowell S.F. Development of particle standards for testing detection systems: Mass of RDX and particle size distribution of composition 4 residues // Proc. SPIE. 1994. V. 2276. P. 34–44.
8. Chirico R., Almaviva S., Colao F., Fiorani L., Nuvoli M., Murra D., Menicucci I., Angelini F., Palucci A. Proximal detection of traces of energetic materials with an eye-safe UV Raman prototype developed for civil applications // Sensors. 2016. V. 16, N 1. P. 1–18.
9. Bobrovnikov S., Gorlov E., Zharkov V. Simulation of the Raman lidar signal for localized source of atmospheric pollution // Proc. SPIE. 2014. V. 9292. P. 9292-48.
10. Ray M.D., Sedlacek A.J. Ultraviolet mini-Raman lidar for stand-off, in-situ identification of chemical surface contaminants // Rev. Sci. Inst. 2000. V. 71, N 9. P. 3485–3489.
11. Arthur J.S, Mark D.R., Higdon N.S., Richter D.A. Short-range, non-contact detection of surface contamination using Raman lidar // Proc. SPIE. 2001. V. 4577. P. 95–104.
12. ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. М.: Стандартинформ, 2013. 20 с.
13. СанПиН 5804-91. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров. М., 1992. 61 с.
14. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И. Экспериментальная оценка чувствительности СКР-лидара при использовании среднего УФ-диапазона длин волн // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 70–74; Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I. Experimental estimation of the sensitivity of the UV Raman lidar // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 4. P. 320–325.
15. Carter J.C., Angel S.M., Lawrence-Snyder M., Scaffidi J., Whipple R.E., Reynolds J.G. Standoff detection of high explosive materials at 50 meters in ambient light conditions using a small raman instrument // Appl. Spectrosc. 2005. V. 59, N 6. P. 769–775.
16. Jander P., Noll R. Automated detection of fingerprint traces of high explosives using ultraviolet Raman spectroscopy // Appl. Spectrosc. 2009. V. 63, N 5. P. 559–563.
17. Moros J., Lorenzo J.A., Novotný K., Laserna J.J. Fundamentals of stand-off Raman scattering spectroscopy for explosive fingerprinting // J. Raman Spectrosc. 2013. V. 44, N 1. P. 121–130.
18. Pettersson A., Johansson I., Wallin S., Nordberg M., Ostmark H. Near real time standoff detection of explosives in a realistic outdoor environment at 55 m distance // Propellants, Explos., Pyrotech. 2009. V. 34, N 4. P. 297–306.
19. Pettersson A., Wallin S., Östmark H., Ehlerding A., Johansson I., Nordberg M., Ellis H., Al-Khalili A. Explosives standoff detection using Raman spectroscopy: From bulk towards trace detection // Proc. SPIE. 2010. V. 7664. P. 76641K.
20. Forest R., Babin F., Gay D., Hô N., Pancrati O., Deblois S., Désilets S., Maheux J. Use of a spectroscopic lidar for standoff explosives detection through Raman spectra // Proc. SPIE. 2012. V. 8358. P. 83580M-1– 83580M-10.
21. Panchenko Y.N., Andreev M.V., Dudarev V.V., Iva-nov N.G., Pavlinskii A.V., Puchikin A.V., Bobrovni-kov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Losev V.F. Narrow-band tunable laser for a lidar facility // Russ. Phys. J. 2012. V. 55, N 6. P. 609–615.
22. Seuthe T., Grehn M., Mermillod-Blondin A., Eichler H.J., Bonse J., Eberstein M. Structural modifications of binary lithium silicate glasses upon femtosecond laser pulse irradiation probed by micro-Raman spectroscopy // Opt. Mater. Express. 2013. V. 3, N 6. P. 755–764.
23. Gaft M., Nagli L. UV gated Raman spectroscopy for standoff detection of explosives // Opt. Mater. 2008. V. 30, N 11. P. 1739–1746.
24. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Э.Д. Хинкли. М.: Мир, 1979. 416 с.