Том 38, номер 08, статья № 11

Аннотация:

Рассматриваются способы повышения помехоустойчивости метода лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛФ/ЛИФ) при дистанционном обнаружении поверхностных следов органофосфатов. Экспериментально показана возможность индуцирования антистоксовой флуоресценции PO-фрагментов (молекул оксида фосфора) органофосфатов из первого возбужденного колебательного состояния X²Π (v´´= 1) в электронно-возбужденное состояние A²Σ⁺ (v´= 0) лазерным излучением на длинах волн 253,891; 254,021; 255,337 и 255,484 нм вблизи кантов ветвей (Q₁₁ + P₂₁), P₁₁, (P₂₂ + Q₁₂) и P₁₂ соответственно. На примере капельно-жидких следов триэтилфосфата на бумажной поверхности определено, что при возбуждении линий ветви P₁₂, образующих кант, обеспечивается наибольшая помехозащищенность ЛФ/ЛИФ-метода. Полученные результаты могут быть использованы при выборе оптимального способа возбуждения флуоресценции PO-фрагментов при реализации ЛФ/ЛИФ-метода дистанционного обнаружения следов органофосфатов.

Ключевые слова:

поверхностные следы органофосфатов, лазерная фрагментация, оксид фосфора, PO-фрагменты, лазерно-индуцированная флуоресценция

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Мурашко С.Н. Антистоксова лазерно-индуцированная флуоресценция PO-фотофрагментов органофосфатов // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 5. С. 376–382. DOI: 10.15372/AOO20250507.
2. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. NO and PO photofragments as trace analyte indicators of nitrocompounds and organophosphonates // Appl. Phys. B. 2000. V. 71, N 5. P. 665–672. DOI: 10.1007/s003400000382.
3. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I. Laser-induced fluorescence of PO-photofragments of dimethyl methylphosphonate // Appl. Opt. 2022. V. 61, N 21. P. 6322‒6329. DOI: 10.1364/AO.456005.
4. Sausa R.C., Miziolek A.W., Long S.R. State distributions, quenching, and reaction of the phosphorus monoxide radical generated in excimer laser photofragmentation of dimethyl methylphosphonate // J. Phys. Chem. 1986. V. 90, N 17. P. 3994–3998. DOI: 10.1021/j100408a033.
5. Long S.R., Sausa R.C., Miziolek A.W. LIF studies of PO produced in excimer laser photolysis of dimethyl methyl phosphonate // Chem. Phys. Lett. 1985. V. 117, N 5. P. 505–510. DOI: 10.1016/0009-2614(85)80291-8.
6. Long S.R., Christesen S.D., Force A.P., Bernstein J.S. Rate constant for the reaction of PO radical with oxygen // J. Chem. Phys. 1986. V. 84, N 10. P. 5965–5966. DOI: 10.1063/1.450783.
7. Wong K.N., Anderson W.R., Kotlar A.J., DeWilde M.A., Decker L.J. Lifetimes and quenching of B²Σ⁺ PO by atmospheric gases // J. Chem. Phys. 1986. V. 84, N 1. P. 81–90. DOI: 10.1063/1.450136.
8. Wong K.N., Anderson W.R., Kotlar A.J. Radiative processes following laser excitation of the A²Σ⁺ state of PO // J. Chem. Phys. 1986. V. 85, N 5. P. 2406–2413. DOI: 10.1063/1.451096.
9. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Мурашко С.Н. Двухимпульсная лазерная фрагментация/лазерно-индуцированная флуоресценция аэрозоля органофосфата // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 7. С. 609–614. DOI: 10.15372/AOO20240710; Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Murashko S.N. Two-pulse laser fragmentation/laser-induced fluorescence of organophosphate aerosol // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 5. P. 732–737.
10. Bisson S.E., Headrick J.M., Reichardt T.A., Farrow R.L., Kulp T.J. A two-pulse, pump-probe method for short-range, remote standoff detection of chemical warfare agents // Proc. SPIE. 2011. V. 8018. P. 80180Q-1–7. DOI: 10.1117/12.887918.
11. Headrick J.M., Farrow R.L., Bisson S.E., Reichardt T.A., Kulp T.J. Detection of surface-bound organophosphate compounds with dual-pulse photofragmentation / laser-induced fluorescence // Lasers, Sources, and Related Photonic Devices, OSA Technical Digest Series (CD) (Optica Publishing Group, 2010). DOI: 10.1364/LACSEA.2010.LWD6.
12. Rodgers M.O., Asai K., Davis D.D. Photofragmentation-laser induced fluorescence: A new method for detecting atmospheric trace gases // Appl. Opt. 1980. V. 19, N 21. P. 3597–3605. DOI: 10.1364/AO.19.003597.
13. Bradshaw J., Davis D.D. Sequential two-photon-laser-induced fluorescence: A new method for detecting atmospheric trace levels of NO // Opt. Lett. 1982. V. 7, N 5. P. 224–226. DOI: 10.1364/OL.7.000224.
14. Bradshaw J., Rodgers M., Davis D. Single photon laser-induced fluorescence detection of NO and SO₂ for atmospheric conditions of composition and pressure // Appl. Opt. 1982. V. 21, N 14. P. 2493–2500. DOI: 10.1364/AO.21.002493.
15. Bradshaw J.D., Rodgers M.O., Sandholm S.T., Kesheng S., Davis D.D. A two-photon laser-induced fluorescence field instrument for ground-based and airborne measurements of atmospheric NO // J. Geophys. Res. 1985. V. 90, N D7. P. 12861–12873.
16. Schulz C., Sick V., Heinze J., Stricker W. Laser-induced-fluorescence detection of nitric oxide in high-pressure flames with A–X(0, 2) excitation // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 15. P. 3227–3232. DOI: 10.1364/AO.36.003227.
17. Arusi-Parpar T., Heflinger D., Lavi R. Photodissociation followed by laser-induced fluorescence at atmospheric pressure and 24 °C: A unique scheme for remote detection of explosives // J. Appl. Opt. 2001. V. 40, N 36. P. 6677–6681. DOI: 10.1364/AO.40.006677.
18. Arusi-Parpar T., Fastig S., Shapira J., Shwartzman B., Rubin D., Ben-Hamo Y., Englander A. Standoff detection of explosives in open environment using enhanced photodissociation fluorescence // Proc. SPIE. 2010. V. 7684. P. 76840L–7. DOI: 10.1117/12.850911.
19. 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. DOI: 10.1364/OE.18.005399.
20. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Aernecke M. Noncontact optical detection of explosive particles via photodissociation followed by laser-induced fluorescence // Opt. Express. 2011. V. 19, N 19. P. 18671–18677. DOI: 10.1364/OE.19.018671.
21. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Zayhowski J.J., Edwards B., Rothschild M. Experimental demonstration of remote optical detection of trace explosives // Proc. SPIE. 2008. V. 6954. P. 69504-1–8.
22. Heflinger D., Arusi-Parpar T., Ron Y., Lavi R. Application of a unique scheme for remote detection of explosives // Opt. Commun. 2002. V. 204, N 1–6. P. 327–331.
23. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. The use of rovibrationally excited NO photofragments as trace nitrocompounds indicators // Appl. Phys. B. 2000. V. 70, N 4. P. 621–625.
24. Daugey N., Shu J., Bar I., Rosenwaks S. Nitrobenzene detection by one-color laser photolysis/laser induced fluorescence of NO (v = 0–3) // Appl. Spectrosc. 1999. V. 53, N 1. P. 57–64. DOI: 10.1366/0003702991945227.
25. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. Dinitrobenzene detection by use of one-color laser photolysis and laser-induced fluorescence of vibrationally excited NO // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 21. P. 4705–4710. DOI: 10.1364/AO.38.004705.
26. Bessler W., Schulz C., Lee T., Jeffries J., Hanson R. Strategies for laser-induced fluorescence detection of nitric oxide in high-pressure flames. II. A–X(0, 1) excitation // Appl. Opt. 2003. V. 42, N 12. P. 2031–2042. DOI: 10.1364/AO.42.002031.
27. Bessler W.G., Schulz C., Lee T., Jeffries J.B., Hanson R.K. Strategies for laser-induced fluorescence detection of nitric oxide in high-pressure flames. III. Comparison of A–X excitation schemes // Appl. Opt. 2003. V. 42, N 24. P. 4922–4936. DOI: 10.1364/ao.42.004922.
28. Schulz C., Sick V., Heinze J., Stricker W. Laser-induced-fluorescence detection of nitric oxide in high-pressure flames with A–X(0, 2) excitation // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 15. P. 3227–3232. DOI: 10.1364/ao.36.003227.
29. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И. Эффективность лазерного возбуждения PO-фотофрагментов органофосфатов // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 3. С. 175–185. DOI: 10.15372/AOO20220301.
30. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Зайцев Н.Г. Система синхронизации лазеров для двухимпульсной лазерной диагностики // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 4. С. 302–307. DOI: 10.15372/AOO20250408.
31. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Мурашко С.Н. Двухимпульсная лазерная фрагментация/лазерно-индуцированная флуоресценция следов органофосфатов // Оптический журнал. 2025. Т. 92, № 2. С. 106–115. DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-02-106-115.