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過氧化物爆炸物檢測技術

研發團隊合成了一種新型化合物作為模型化合物，進行痕量氣體狀態下熒光點亮機理的研究，在明確的反應機理和優化的分子結構指導之下，制備出具有優異性能的適用于高效率傳感器的薄膜功能材料。同時，借鑒已有商業可得的產品，重新設計傳感器的結構，制備更加便攜、低成本并高效的新型爆炸物傳感器。根據熒光效應：當光源照射分子時，分子中電子吸收能量躍遷到第一激發單線態或第二激發單線態，但這些激發態是不穩定的，當電子由第一激發單線態恢復到基態時，能量會以光的形式釋放，產生熒光。根據設計出的新型傳感器，團隊研究了一種非接觸式爆炸物熒光檢測技術，主要包括氣相物質熒光反應流場成形控制、精密光路結構設計、高穩定度調制光源驅動、微弱熒光信號檢測、多路隔離電源設計與系統總控集成等。在建立可靠流場仿真模型的基礎上，實現激發光源、熒光探測器等電氣與結構設計，完成原理樣機的研制。本項目在實現過氧化物爆炸物熒光檢測系統的設計中，選用帶通濾光片、高通濾光片及各種K9光學透鏡等光學器件設計精密光路結構；選用LED單波長光源，搭配可調制電路，設計高穩定度調制光源；進行萬倍增益熒光探測電氣設計，噪聲極低、探測域值大，可高效采集并處理檢測晶片發出的熒光，實現微弱熒光信號檢測；熒光檢測晶片顯示為對特定波長光源敏感，當含有爆炸物物質的氣流通過檢測設備后發生反應，通過上述內容可知若發生反應，會激發出特定波長的熒光；實時監控模塊選用stm32系列處理器，實現對系統各模塊的工作狀態的控制與信號傳輸；總控電源設計為多路隔離電源，可分別為各模塊提供合適的電壓，同時受實時監控模塊控制。針對海關、機場、地鐵、車站及快遞等行業日益增多的流動性臨檢應用場景，可通過小型化便攜式爆炸物檢測設備與安檢門、安檢機等傳統安檢設備進行集成安裝，實現既有安檢能力的升級。同時，過氧化物爆炸物檢測儀器工作原理智能高效。當待檢物品或人通過時，儀器使用檢測試紙采集待檢物質，中央處理器模塊通過對得到的數據進行分析處理，得出檢測結果。若檢出爆炸物，儀器報警，復位后進行自清潔；若未檢出，儀器恢復待檢狀態。

北京理工大學 2022-05-07

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