9月16日消息，美國一個研究小組已經(jīng)證明，量子級聯(lián)激光器（QCL）吸收光譜能夠表征不同類型爆炸物引爆時產(chǎn)生的燃燒氣體含量水平。研究人員使用在美國太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）定制的新儀器，以更快的速度、更高的分辨率和相比使用紅外激光器更長的時間來測量爆炸事件。

中紅外光譜

亞利桑那州圖森市James Wyant光學(xué)科學(xué)學(xué)院的副研究員Mark Phillips、論文的合著者M(jìn)ark Phillips解釋說，掃描波長外腔量子級聯(lián)激光器（掃描ECQCL）為探測爆炸物提供了一種新方法。

工作在中紅外光譜區(qū)（4.35——4.88μm）和100Hz狀態(tài)，該光譜系統(tǒng)每兩微秒可測量一次一氧化碳(CO)、水（H2O）、二氧化碳（CO2）和一氧化二氮（N2O）的濃度。

Phillips說：“掃描ECQCL將高分辨率可調(diào)諧激光光譜的最佳特性與傅立葉變換紅外吸收光譜儀（FTIR）等寬帶方法結(jié)合起來，實現(xiàn)了新的測量方法。”

這項研究觀察了四種高能炸藥。它們都被放置在專門為承裝火球而設(shè)計的試驗腔體中，盡管煙塵有光衰減的作用，通過詳細(xì)的分析仍能得到溫度信息和每次爆炸產(chǎn)生的各種氣體濃度。

所使用的爆炸材料包括塞姆汀塑膠炸藥（Semtex）的主要成分季戊四醇四硝酸酯（PETN），這是一種無色晶體，難以檢測。研究小組還檢測出一種叫做PBXN-5的聚合物粘結(jié)材料、含有“Comp-B”的三硝基甲苯（TNT），以及硝基甲烷和高氯酸銨的混合物（NM-AP）。

燃燒氣體

根據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》（Journal of Applied Physics）上的研究結(jié)果，所有被測炸藥都產(chǎn)生了“顯著”的CO氣體，其中PBXN-5和PETN的CO氣體濃度最高，NM-AP的CO氣體濃度最低。PETN的CO2氣體濃度最高，NM-A的CO2氣體濃度最低。

Phillips和他的同事在論文中提及：“很明顯，不同爆炸類型的CO2與CO的比例也不同。另一個觀察結(jié)果是，PBXN-5的N2O濃度最高，這與PBXN-5中使用的氮含量較高的HMX炸藥（注：一種硝胺化合物）表現(xiàn)一致。”

Phillips在總結(jié)中表示這些結(jié)果僅屬于“初步調(diào)查”，但會為未來的許多研究打開一扇門。他們寫道：“紅外吸收和發(fā)射信號與紫外線、可見光、近紅外光譜區(qū)的測量值之間的相關(guān)性非常有價值。”

Phillips還擔(dān)任總部位于新墨西哥州阿爾伯克基市的Opticslah公司研究副總裁，這是一家成立于2015年的初創(chuàng)公司，專門從事激光光譜和傳感技術(shù)，目前正在努力將掃描ECQCL商業(yè)化。

除了探測爆炸性火球外，掃頻激光系統(tǒng)有望在防區(qū)的化學(xué)羽流和痕量氣體探測中得到應(yīng)用。