[实用新型]一种基于腔衰荡吸收光谱技术检测爆炸物TATP的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种爆炸物监测技术领域，特别涉及一种基于腔衰荡吸收光谱技术检测爆炸物TATP的装置。 

背景技术

TATP即三丙酮三过氧化物，于1895年首次在德国被成功合成，该炸药具有原料易得、合成简单、易爆炸、难检测等特点。由于TATP的制造方法简易，输送装送方便等特点，近今年来TATP在恐怖事件中频频出现，所以如何及时发现和有效检测TATP炸药，防止恶性恐怖事件的发生是目前亟待解决的难题。 

爆炸物的探测技术大体上可以分为体探测技术和痕量探测技术，体探测技术包括金属探测法、X射线成像透视等技术，利用射线穿过物体时的衰减规律，得到被探测物体的形态和密度信息。但是由于受到原理和设备的制约，这种技术只能大概的探测到物体的物理缺陷和密度一些信息，无法判断物质的化学成分。痕量探测技术其原理是：在爆炸物周围会存在着微量的爆炸物微粒或爆炸物分子，通过一定的技术能探测出爆炸物微粒或爆炸物分子，将会较快发现附近的爆炸物。目前检测TATP的痕量技术包括高效液相色谱荧光技术和质谱检测技术。色谱法是指用化学的方法把混合物通过吸附剂或者荧光技术，使混合物中各组分分离的方法。由于色谱技术取样、处理和分离比较繁琐，难以实现对TATP的快速检测。质谱检测技术具有不同的荷质比的离子在磁场中所受的作用力不同，因而运动方向也不同，导致彼此分离。经过分别捕获收集，可以确定离子的种类和相对含量，最后求得样品的定性和定量分析结果，但是此系统过程繁琐，并且需要一个气体真空泵，样品分析时间相对较长。 

炸药大致可以分为含N炸药和含过氧化物炸药(TATP)，其中含N炸药由于其相对低的真空压导致在周围空气中的浓度非常低，直接探测比较困难，需通过其高浓度的气态成分来间接探测该种类型炸药的含量，或者通过探测NO和NO₂的浓度之比来探测炸药的浓度；对于TATP炸药，由于其相对较高的真空压并且TATP极易挥发使它在其周围的空气中有相对较高的浓度，所以则可直接从周围空气中被探测。 

针对以上检测方法的不足，和TATP分子的特性，本实用新型涉及一种方便、快捷、准确度高、小型化的TATP检测装置。 

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种简小、轻便、测量精确度高和操作灵活、方便，能有效检测出爆炸物TATP存在的装置。 

首先对TATP的特征与性质进行分析：TATP的分子式为：C₉H₁₈O₆，分子结构式为： 

分子结构图中与C原子相连的六个甲基由于振动造成TATP的分子在波数1244.95cm^-1和1245.17cm^-1出现两个振动峰，即此分子的特征吸收峰。 

TATP稳定性极差，易挥发，在常温下易升华，24小时失重约6.5％，在常温下14天失重约68.6％； 

此实用新型运用腔衰荡吸收光谱技术来探测爆炸物TATP是否存在，此技术具有吸收光程长，不受光源强度起伏影响的特点，易于定量，而且装置简单、 操作容易、适应范围广、尤其适合吸收微弱的气体。每种气体都有其特征吸收光谱，当探测光束的波长与气体的特征吸收峰重合时，气体对光强的吸收会有一个极大值。根据此信息再根据每种气体的特征吸收谱线可以判断物质是否存在。 

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：一种是基于腔衰荡吸收光谱技术探测爆炸物TATP的装置，其装置包括：量子级联激光器，用于调节入射光的抛物面镜，用于调节出射光的抛物面镜，全反镜，透镜，光学谐振腔，进气口，三通阀，待测的样品，红外探测器，放大器，计算机，激光器的底座；量子级联激光器发出的激光通过调节激光器的底座使其从用于调节入射光的抛物面镜的焦点发出，再通过一个全反镜和透镜的调节进入光学谐振腔，三通阀用于通入氮气清洗光学谐振腔，待测的样品的挥发性气体通过进气口进入腔内，从腔体射出的光经过用于调节出射光的抛物面镜反射后进入红外探测器从而获得红外光信号，再经放大器放大后送入计算机进行处理。 

进一步的，由于量子级联激光器(QCL)能快速、灵敏的对气体进行检测，这里为了检测样品周围的空气中是否有TATP而用到的QCL激光器的中心波长为8.03μm，因为在此中心波长附近的波段范围内，TATP的吸收信号与背景信号相比有明显的不同。