[发明专利]荧光薄块的制备方法和痕量爆炸物TATP光纤荧光探头

说明书

本发明荧光薄块的制备方法和痕量爆炸物TATP光纤荧光探头，荧光薄块包括玻璃基底和形成在玻璃基底正面上的含萘二酰亚胺的氮杂环丁烷衍生物的荧光敏感薄膜，荧光敏感薄膜的制备包括清洁及活化玻璃基底，再用乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液处理玻璃基底，然后在玻璃基底上旋涂荧光溶胶－凝胶溶液。光纤痕量爆炸物TATP荧光探头包括反射式光纤探头和荧光薄块，荧光薄块包括玻璃基底和含DNNDI的荧光敏感薄膜。本发明解决了对TATP进行实时、快速和非接触式检测等技术问题。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种检测爆炸物蒸气浓度的光纤荧光探头。

背景技术

三过氧化三丙酮(TATP)具有分子结构中不含发色团和硝基基团，爆炸后固体残留少，常温下易升华挥发等，增加了检测难度。因此，研究一种灵敏度高、检出限低的痕量爆炸物TATP传感器具有十分重要的意义。

目前，检测爆炸物的方法有宏量检测法和痕量检测法。宏量检测法是对爆炸物整体外观进行探测，存在灵敏度低、价格昂贵、设备体积大等缺点，在应用方面存在局限性。痕量检测法主要是对爆炸物挥发出的蒸气和黏附于爆炸物容器表面以及任何接触过爆炸物物体(包括人体)表面所残留的痕量爆炸物进行检测的技术。目前，用于痕量爆炸物检测的方法主要有光谱法、质谱法、太赫兹光谱法、荧光检测法以及生物传感技术等。质谱法(MS)是检测爆炸物的有效工具，质谱法多与色谱法联用来分析检测，最常见的是气相色谱-质谱(GC-MS) 以及高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)。质谱法的优点是可对气相、液相和固相痕量样品进行快速、高灵敏度的检测，并且可以进行实时分析。但质谱法成本高，样品需要前处理，造成分析检测时间较长，需纯样品且设备笨重。离子迁移谱技术具有分析速度快、灵敏度高、体积小、携带方便和操作简单等优点。但检测的安全性有待提高，被测爆炸物有爆炸的危险。荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、试样所需用量少、方法简便等优点，非常适合用于痕量检测。

基于此，Torroba T等(Torroba T,Garcia-Calvo J,Calvo P,et al.Journal ofMaterials Chemistry A,2018,6(10).)研究出了一种荧光材料，它能够在三过氧化三丙酮(TATP)的蒸气存在的情况下产生荧光。其机制为氨基取代的吡啶侧基的氧化，通过分子内电荷转移效应来抑制共轭的荧光团的荧光，直至其被氧化，随后释放出原来的荧光团。这些材料对过氧化氢 (TATP的分解产物)不敏感，因此所报道的材料仅通过与完整炸药蒸气的相互作用来检测 TATP，从而最大限度地降低了检测假阳性的风险。陕西师范大学彭浩南等(Yanqin An, Xiaojie Xu,Ke Liu等.Chemical Communications,55(7):941-944.)研究了一种荧光材料，它能在与TATP及其分解产物丙酮接触时快速的发生荧光猝灭现象。通过将这种荧光材料配置成溶液，再将这种溶液滴涂到滤纸上，制备成TATP检测试纸。当这种试纸与TATP或者其分解产物丙酮蒸气接触时，将会发生肉眼可见的荧光猝灭，从而完成TATP的可视化检测。但是这种检测方法存在不能实时检测，易受电磁干扰等不足。

光纤的出现使得荧光传感器的发展有了新的突破口。光纤体积小、质量小，将其用在光谱传感仪器中承载光波，能够极大地简化传统光学元件构建的光路，使光谱分析系统朝着小型化、集成化、分布式的方向发展。光纤损耗小、稳定性高，能够适应危险和恶劣的环境，用在传感器中可实现远端探测、实时分析、现场检测和动态监测等。荧光分析法、激光和光纤技术的结合，推动了光纤荧光探头的诞生和发展，极大地扩展了其应用范围。