Лидар дистанционного обнаружения взрывчатых веществ

Комплексный метод Рамановской спектроскопии и лазерно-индуцированной флуоресценции

Рамановская спектроскопия или спектроскопия комбинированного рассеяния представляет мощный инструмент для получения детальной информации о специфике исследуемых молекул. В течение многих лет рамановская спектроскопия применяется для стандартного аналитического инструмента для идентификации химических веществ. Это один из немногих методов для дистанционного анализа широкого круга веществ без каких либо требований к их составу и предварительной подготовке. Рамановский спектр возникает при облучении когерентным лазерным излучением как результат модуляции индуцированного дипольного момента колебаниями атомов входящих в состав молекулы. Квант индуцирующего излучения взаимодействует с возбужденной или покоящейся молекулой. Если взаимодействие упругое то энергетическое состояние молекулы не изменится и частота рассеянного излучения, рэлеевского компонента рамановского спектра, будет такая же как подающего. Если взаимодействие неупругое и происходит обмен энергией между излучением и молекулой, возникает рассеянное излучение большей или меньшей частоты, стоксова или антистоксова компонента рамановского спектра. В случае если промежуточный уровень состояния молекулы совпадает с одним из собственных состояний происходит резонансное комбинационное рассеяние. Эти спектры служат для идентификации соединений, так как они очень специфичны. Специальные алгоритмы позволяют распознавать сложные соединения в смеси химических веществ. Недостатком рамановской спектроскопии является малое рассеяние в сравнении с инфракрасным поглощением или флюоресценцией, индуцированной лазером. Именно по этой причине в сканере применяется дополнительный метод лазерно-индуцированной флюоресценции для косвенной детекции ВВ по спектрам азотосодержащих групп после диссоциации молекул ВВ.

Описание Лидара дистанционного обнаружения паров и следов ВВ в условиях организованного пассажиропотока

Определение в режиме реального времени следов ВВ на поверхности тел является сложной задачей по нескольким причинам. Малые концентрации следов ВВ на поверхности тел и соответственно малое давление паров при определении их спектров в газовой фазе над поверхностью. Расположенность основных спектральных линий ВВ в инфракрасной области и отсутствие перестраиваемых лазеров в этой области спектра. Необходимость бесконтактного дистанционного детектирования ВВ налагает существенные ограничения на перечень физических методов детекции. Для целей досмотра людей в организованном пассажиропотоке необходимо детектирование в режиме реального времени. Для исключения ложных тревог необходимо в режиме реального времени проводить не только первичное обнаружение ВВ, но и несколько раз провести повторную детекцию для статистики. Для увеличения статистики время на единичное обнаружение уменьшается до величин сотых и тысячных долей секунды.

Визуализация места обнаружения ВВ является важным функционалом разработанного сканера. Сканирование поверхности тела человека производится как сплошным полем, так и выборочными участками. Управление и выбор участков сканирования может осуществляться на основе команд от системы видеонаблюдения (СОТ) , и интеллектуальных аналитических программ на основе анализа изображения и текущей модели угрозы. Могут быть выбраны участки сканирования соответствующие наиболее вероятным местам контакта с ВВ (например руки, карманы, обувь, ручки багажа, ручки дверей автомобиля).

В результате выборочного сканирования существенно увеличивается пропускная способность сканера и увеличивается вероятность обнаружения ВВ. Применение сканера при досмотре багажа и грузов позволяет увеличить вероятность обнаружения ВВ благодаря идентификации их на поверхности багажа, ручках.

Визуализация места нахождения следов ВВ позволяет оценить оператору опасность и провести последующую более детальную идентификацию типов ВВ контактными методами. Пример построения изображения тела человека с обнаруженными следами ВВ приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Алгоритмы обработки результатов сканирования позволяют точно визуализировать расположение следов ВВ на поверхности тела человека и его одежды

Опытный образец сканера в настоящий момент проходит испытания с целью уточнения функциональных требований и особенностей применения.