Перспективы создания отечественных пробоотборных систем контроля загрязненности воздушной среды, функционирующих на основе метода Фурье-спектроскопии

Одним из лимитирующих факторов применения дистанционных газосигнализаторов пассивного типа, существенно ограничивающим возможности метода инфракрасной Фурье-спектроскопии, является наличие атмосферы между объектом индикации и измерительной аппаратурой. Данной проблемы можно избежать при конструировании пробоотборных технических средств химической разведки и контроля. Цель работы – оценка перспектив разработки на отечественной элементной базе пробоотборных технических средств химического контроля – газосигнализаторов, функционирующих на основе метода Фурье-спектроскопии. В качестве прототипов предполагаемого технического средства рассматривались переносные приборы с конструктивом «all-in-one» (все-в-одном), т.е. позволяющие произвести обнаружение и идентификацию загрязняющих веществ в месте применения, без дополнительной пробообработки и анализа объекта индикации. Проведенное обоснование технического облика перспективных пробоотборных технических средств для экспресс-мониторинга зараженности воздушной среды позволило предложить принципиальную оптическую схему базового блока предполагаемого технического средства, в котором излучение от инфракрасного излучателя (глобара), оснащенного проекционной оптикой, попадает внутрь многопроходовой газовой кюветы, через которую подается объект индикации. Пройдя заданное число переотражений, излучение выходит из кюветы и попадает на интерферометр. После модуляции в интерферометре излучение через интерференционный светофильтр распределяется на двух фотоприемных устройствах. Прогнозируемая чувствительность предполагаемого технического средства по парам токсичных химических веществ (10^-4–10^-5мг/л). Предопределяет возможность его использования в качестве портативного средства экспресс-газоанализа в составе мобильных диагностических групп и передвижных комплексов контроля РХБ заражения.

1. Chemical and Biological Defense Program. Defense-Wide Justification Book Volume 4 of 5. Research, Development, Test & Evalition. Department of Defense. Fiscal Year (FY) 2020 Budget Estimates / comproller.defense.gov. 2019. URL: https://comproller.defense.govRDTE_Vol4_CBDP_RDTE_PB20_Justification_Book (дата обращения: 05.06.2020).

2. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении. ООН, 1993. 628 с.

3. Антипов Б.В., Ковтун В.А., Новичков С.В. Распространение оружия массового поражения – угроза безопасности государства. Химическое оружие / Военная мысль. 2018. URL: http://vm.ric.mil.ru/Stati/item/117157. (дата обращения: 06.06.2020).

4. Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии. 2-е изд., испр. и доп. М.: Наука, 2014 г. 456 с.

5. Зуев В.Е. Перенос оптических сигналов в земной атмосфере в условиях помех. М.: Сов. Радио, 1977. 368 с.

6. Патент РФ, №2020127726 (2021).

7. Патент РФ, №2020123628 (2020).

8. Great Britain patent № 2472908 (2010).

9. Great Britain patent № 2018078 (2017).

10. Germany patent № 2309250 (2010) (in English).

11. US Patent № 8785857 (2011).

12. Japan Patent № PCT/JP15/005691 (2011) (in English).

13. Сильверстейн Р., Басслер Г., Морил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений / Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 1590 с.

14. Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. М.: Радио и связь, 1987. 296 с.

15. Martyniuk P., Rogalski A. Comparison of performance of quantum dot and other types of infrared fotodetectors // SPIE Proc. 2008. V. 6940. P. 694004-1…10

16. Фотоприемники видимого и ИК-диапазонов / Под ред. Киеса Р.Дж. М.: Радио и связь, 1985. 153 с.

17. Ларцев И.Ю., Никитин М.С., Чеканова Г.Ф. Фотоэлектрические параметры КРТ фоторезисторов с термоэлектрическим охлаждением // Прикл. физика. 2003. № 4. С. 80–86.

18. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Современные проблемы инфракрасной техники: Методическое пособие. М.: МИИГАиК, 2011. 84 с.

19. Herriott D.R., Kogelnik H.J. Folded optical delay lines // Appl. Opt. 1965. V. 4. P. 883–889.

20. Herriott D.R., Herriott D.R., Komphner R. Off-axis paths in spherical mirrors interferometers // Appl. Opt. 2004. V. 3. P. 523–526.

21. Скворцов Л.А. Применение квантово-каскадных лазеров: состояние и перспективы. М.: Техносфера, 2020. 270 с.

22. US Patent № 9983126 B2 (2018).

23. Белл Р.Дж. Введение в фурье-спектроскопию. Изд. 2-е, дополн.: пер с англ. М.: Мир, 2012. 382 с.

24. Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии / Под ред. Васильева Г.К. Институт энергетических проблем химической физики РАН. М.: Наука, 2006. 275 с.

25. Патент РФ, № 2010113084/28 (2011).

26. Патент РФ, № 2011144491/28 (2013).

27. Cвид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ РФ, № 2014661428 (2014).

28. Позвонков А.А, Бойко А.Ю. Научно-технические пути совершенствования обработки спектральной информации при определении порогов срабатывания технических средств химической разведки дистанционного действия // Актуальные вопросы теории и практики РХБ защиты: Реферативный сборник. Вольск-18, 2014. С. 34.