Измеритель характеристик люминесценции удаленных объектов

А. И. МИСЬКЕВИЧ, Н. В. НАУМОВ, Е. Д. ПРОЦЕНКО,

Б. С. САЛАМАХА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Измеритель характеристик

люминесценции удаленных объектов

Идентификация твердых, жидких и газообразных веществ бесконтактным способом позволяет эффективно решать многие задачи экологии и мониторинга окружающей среды, возникающие при чрезвычайных обстоятельствах – взрывах, пожарах, техногенных катастрофах, и сопровождающихся выбросами вредных химических веществ.

Техническое решение этой сложной задачи связано с использованием оптических методов регистрации люминесцентного излучения, возбуждаемого внешними источниками энергии. Оптические свойства люминесцирующих веществ описываются с помощью целого ряда характеристик. К ним относятся спектры поглощения и люминесценции, поляризация свечения и поляризационные спектры, выход люминесценции, длительность свечения и закон его затухания и некоторые другие. На основании измерения и сопоставления этих параметров можно определять присутствие тех или иных веществ.

Нами разработан макетный образец устройства, предназначенного для контроля наличия в атмосферном воздухе аэрозолей (и в водных растворах) некоторых органических высокомолекулярных соединений. Работа прибора основана на принципе зондирования атмосферы (или участка поверхности) лазерным лучом, и регистрации люминесцентного излучения, возникающего при этом. Лазер посылает короткий импульс лазерного излучения в атмосферу и по мере распространения освещает те или иные находящиеся в ней загрязняющие аэрозоли. Длина волны лазерного излучения подобрана таким образом, чтобы могла эффективно возбуждаться люминесценция тех химических соединений, присутствие которых необходимо контролировать. Оптический сигнал принимается телескопической системой, детектируется и обрабатывается по различным алгоритмам информации. С помощью набора оптических фильтров измеряются спектр люминесценции, степень поляризации для фиксированной длины волны и время высвечивания. В состав прибора входят: приемо-передающая оптико-механическая система, лазер с системами электропитания, высокочувствительный фотоэлектронный приемник, регистратор формы импульса люминесценции, набор узкополосных оптических фильтров, поляроид и компьютер.

Основные характеристики прибора:

1. Эксимерный KrF импульсный лазер (длина волны излучения 248 нм, энергия импульса 100 mJ, длительность импульса 10 ns, частота следования – 10 Гц).

2. Приемный телескоп (фотообъектив МТО-1000А, диаметр зеркала 100 мм, относительное отверстие 1/10 ).

3. Фотоприемник на основе фотоумножителя ФЭУ-87 или ФЭУ-79.

4. Быстрый усилитель с коэффициентом усиления 100

5. Набор из 3 узкополосных интерференционных фильтров с полосой пропускания 10–90нм и поляроида

6. Блок регистрации, выполненный на основе осциллографа С1-75, цифрового фотоаппарата и компьютера

Первые предварительные испытания макетного образца прибора подтвердили возможность дистанционного определения наличия органических высокомолекулярных соединений в водных растворах и на поверхности твердых тел с расстояния около 10 м.