Identificar Explosivos à Distância
O laser Raman aleatória é a mais recente tecnologia para detectar explosivos e outras coisas desagradáveis a partir de uma observação segura
Ser retraído é geralmente desaprovado, isto é, a menos que você está em pé fora da pode ser um explosivo ou uma nuvem de esporos de carbúnculo. É por isso que os esforços têm acelerado o desenvolvimento de técnicas de detecção de impasse que usam lasers para identificar produtos químicos e substâncias biológicas a partir de uma distância segura.
A entrada mais recente no campo é chamado espectroscopia Raman aleatória . Um feixe de laser em um solto material digamos, um pó e se a densidade é de direita, os fótons saltitando entre as partículas do pó até que estimular uma nova emissão de laser. Um tipo de laser aleatório, como é conhecido, funciona da mesma maneira como uma cavidade de laser mais tradicional, mas sem espelhos.
Normalmente, cerca de 1 em 10 milhões de fotões é submetido a um processo chamado de dispersão espontânea de Raman, em que ele cai para uma frequência inferior determinada pela molécula particular é saltar fora. O laser aleatório aumenta esta espalhamento Raman, produzindo um sinal forte o suficiente para um detector de pegar a distância. Ao medir a mudança de frequência, os cientistas podem dizer a composição química do pó.
Marlan Scully e Vladislav Yakovlev de Texas A & M University, em College Station, demonstrou tal configuração. Scully diz que eles podem realizar a análise espectroscópica de um material a uma distância de um quilômetro, e que 10 km deve ser possível. Isso seria útil para, digamos, um drone voando sobre uma área em que os explosivos poderiam estar escondidos, ou medir um avião a qualidade do solo em uma fazenda.
Outra abordagem utiliza a espectroscopia de ondas terahertz, ou raios-T . T-raios têm a vantagem de ser capaz de penetrar em muitos substâncias, sem a radiação ionizante de raios-X. Mas eles têm um lado negativo. "A onda de terahertz não viaja facilmente através da atmosfera devido à absorção de água", diz Xi-Cheng Zhang, diretor da Universidade de Instituto de Óptica de Rochester , em Nova York.
Uma maneira de contornar o problema é o que ele chama de emissão terahertz-enhanced-radiação de fluorescência, que é projetado para detectar vestígios de gases emitidos por um explosivo. Ele concentra os raios laser em dois comprimentos de onda para um ponto no ar, onde eles interagem para criar um filamento que emite fluorescência do plasma no ultravioleta. Ele também emite um pulso terahertz. Os raios-T interagem com o material a ser estudado para fornecer a informação espectroscópica e depois interagir com o campo de plasma para alterar a sua fluorescência. Que codifica a informação espectroscópica para a radiação ultravioleta, o qual é facilmente apanhada por um fotodetector. Zhang diz que o desafio de fazer isso aumenta com a distância, mas ele já demonstrou a detecção de 10 metros.
Fow-Sen Choa , professor de ciência da computação e engenharia elétrica na Universidade de Maryland, Baltimore County, usa um laser de cascata quântica para fazer espectroscopia fotoacústica . O aquecimento de um material com um feixe de laser modulado faz com que ele se expanda e criar uma onda de pressão, como se fosse um pequeno altifalante audio. Microfones pegar a onda sonora e identificar o material com base em sua freqüência. "Quer se trate de TNT ou fertilizante, você pode dizer muito facilmente", diz Choa.
Na maior parte do desenvolvimento desta técnica está focada na detecção precisa do som e eliminação de ruído, diz Choa. "Distância não é o foco", diz ele. "A questão é quão preciso você será."
Não há distância ideal para o quanto o detector deve ficar fora, diz James Kelly, cientista sênior do Pacific Northwest National Laboratory , em Richland, Washington., com excepção longe o suficiente para ser seguro. A distância, ea tecnologia mais eficaz, realmente depende dos requisitos específicos de uma aplicação.
A equipe de Kelly está trabalhando em ser capaz de medir uma substância, na dose de 1 miligrama por centímetro quadrado em uma superfície. Isso é sobre o que você obteria se alguém manusear explosivos tinha então tocou em algo e deixou uma impressão digital. A equipe gostaria de ser capaz de usar um sistema de seguro para os olhos, tais como imagens hiperespectrais para escanear veículos próximos a um posto de controle ou de estacionamento em um estádio, por exemplo, para ver se há quaisquer vestígios de explosivos sobre eles. Porque ele pode ser um desafio para destrinchar um tal sinal daqueles desprendido pela pintura e outros revestimentos na superfície de um carro, pesquisadores da PNNL e outras equipes estão usando um laser ajustável olho-seguro fazer com base em imagens hiperespectrais de reflectância, em que várias imagens da superfície são tomadas em diferentes comprimentos de onda sob a iluminação do laser. Duas substâncias que podem ser indistinguíveis em um comprimento de onda pode ser muito diferente em outro.
Para essa aplicação, o que poderia ser usado por Transportation Security Administration dos Estados Unidos ou de patrulha de fronteira, uma distância de 50 a 100 metros, pode ser desejável, diz Kelly. Um drone levantamento de uma área de guerra provavelmente exigiria distâncias de detecção na faixa de quilômetros.
Para muitas das técnicas que estão sendo desenvolvidos, não é tanto a própria tecnologia de detecção que é o gargalo, mas a análise do sinal, diz Kelly. Encontrar vestígios de explosivos faz pouco bom em um posto de controle se ele leva vários minutos de processamento do computador para identificá-los.
No final, ninguém tecnologia é provável que vencer, dizem os pesquisadores. Mais provavelmente, aquele que é usado será o mais adequado para uma determinada necessidade. "Há toda uma gama de técnicas de pessoas estão olhando", diz Kelly.
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