Учёные испытали прототип лазерного детектора взрывчатых веществ

Физики из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия) испытали детектор взрывчатых веществ нитроароматического ряда (к примеру, тринитротолуола), построенный с использованием лазера на полифлуорене.

В основу работы детектора положено взаимодействие полупроводящего полимера и молекул регистрируемого вещества. "В пространстве над взрывным устройством находится облако таких молекул, — поясняет один из авторов исследования Грэм Тёрнбулл (Graham Turnbull). — Когда они вступают в контакт с пластиковой плёнкой, главным компонентом лазера, начинается процесс передачи электронов и излучение гасится".

Задействованный в экспериментах полифлуореновый лазер работал при оптической накачке. Для оценки его характеристик в камеру подавался газообразный азот и пары 1,4-динитробензола (ДНБ) — вещества, во многом сходного с тринитротолуолом, — в концентрации менее 10 частей на миллиард. Как оказалось, подача ДНБ увеличивает минимальное значение энергии накачки, необходимое для генерации лазерного излучения, в 1,8 раза; кроме того, примерно в 3 раза снизилось отношение энергии излучения лазера к энергии накачки. Оба эффекта можно, по мнению авторов, использовать при разработке методики регистрации взрывчатки.

Изменение характеристик лазера на полифлуорене. Под эффективностью обнаружения понимается изменение интенсивности излучения после подачи ДНБ, отнесённое к начальной интенсивности. (Иллюстрация из журнала Advanced Functional Materials.)

Отдельная серия опытов была посвящена изучению скорости функционирования детектора. Интенсивность излучения лазера изменялась достаточно быстро: через 14 секунд после подачи ДНБ она снижалась на 20%, а ещё через 32 секунды — уже на 40%. После этого скорость изменения параметров излучения уменьшалась, а через 300 с интенсивность стабилизировалась. Исследователи объясняют это тем, что начальные отклонения вызываются взаимодействием ДНБ с поверхностью пластиковой плёнки, а последующие изменения связаны с более медленным процессом проникновения молекул вглубь полупроводника.

На практике такой детектор, разумеется, должен восстанавливать параметры после контакта с взрывчатым веществом. Полное восстановление на воздухе занимало три с половиной часа, а при подаче чистого азота это время сокращалось до трёх минут. Быстрее всего — за 20 секунд — лазер возвращался к начальному состоянию в условиях вакуума.

Поскольку устройство должно находиться на небольшом расстоянии от взрывчатого вещества, учёные планируют размещать будущие детекторы на роботизированных платформах. "На пыльных дорогах Афганистана едва ли найдутся вещества, дающие ложное срабатывание, — рассуждает г-н Тёрнбулл. — А значит, у нашего детектора — искусственного носа роботизированной "собаки" — хорошие перспективы". Кроме того, разработка физиков может найти применение в аэропортах.

Скорость изменения характеристик лазера (иллюстрация из журнала Advanced Functional Materials).

По материалам: "Компьюлента"