Эффект повышения чувствительности метода ЛФ/ЛИФ при обнаружении азотосодержащих высоко энергетических материалов при синхронном двухимпульсном возбуждении

Институт оптики атмосферы СО РАН

Руководитель: д.ф.-м.н. С.М. Бобровников. Соавторы: к.ф.-м.н. Е.В. Горлов, к.ф.-м.н. В.И. Жарков (ИОА СО РАН); д.ф.-м.н. Ю.Н. Панченко (ИСЭ СО РАН).

Рис. 1.

В ИОА СО РАН впервые обнаружено и исследовано явление повышения эффективности процесса лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛФ/ЛИФ) при синхронизированном двухимпульсном возбуждении молекул азотсодержащих высокоэнергетических материалов (рис. 1). Построена девятиуровневая модель многоступенчатого процесса ЛФ/ЛИФ (рис. 2) и проведено математическое моделирование кинетики процесса образования NO-фрагментов. Создана экспериментальная установка для исследования процесса ЛФ/ЛИФ при двухимпульсном одно- и двухчастотном лазерном воздействии. Результаты расчётов подтверждены экспериментально. Показано, что применение двухимпульсного способа возбуждения с учётом инерционности процесса фрагментации, позволяет на порядок повысить чувствительность и селективность лидарного метода дистанционного обнаружения взрывчатых веществ по сравнению с существующим уровнем и добиться результатов дистанционного бесконтактного обнаружения опасных объектов с чувствительностью на уровне «собачьего носа».

Рисунок 1: Сравнение расчётных и экспериментальных значений нормированного выигрыша в эффективности процесса ЛФ/ЛИФ в зависимости от задержки между фрагментирующим и зондирующим импульсами для паров о-нитротолуола.

Рисунок 2: Энергетическая диаграмма девяти уровневой модели процесса ЛФ/ЛИФ паров нитросоединений.

Рис. 2.

Публикации:

  1. Yampolskaya S.A., Yastremskii A.G., Panchenko, Y.N., Puchikin, A.V., Bobrovnikov, S.M. Numerical Study of the Discharge Spatial Characteristics Influence on the KrF Laser Generation // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2020. V.56. N.2. 1500209. DOI: 10.1109/JQE.2020.2976532. Q2.
  2. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Panchenko Yu.N., Puchikin A.V. Two-pulse laser fragmentation/laser-induced fluorescence of nitrobenzene and nitrotoluene vapors // Applied Optics. 2019. V.58. N.27. P.7497–7502. DOI:1364/AO.58.007497.
  3. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I. Evaluation of limiting sensitivity of the one-color laser fragmentation/laser-induced fluorescence method in detection of nitrobenzene and nitrotoluene vapors in the atmosphere // Atmosphere. 2019. V.10. N.11 P.692. DOI:3390/atmos10110692.
  4. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Panchenko, Yu.N., Puchikin A.V. Dynamics of the laser fragmentation/laser-induced fluorescence process in nitrobenzene vapors // Applied Optics. 2018. V.57. N.31. P.9381–9387. DOI:1364/AO.57.009381.
  5. Горлов Е.В., Жарков В.И. Премия Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых за 2018 год «За разработку метода обнаружения сверхнизких концентраций взрывчатых веществ» http://www.kremlin.ru/events/president/news/59768