9月16日消息，美國一個研究小組已經證明，量子級聯激光器（QCL）吸收光譜能夠表征不同類型爆炸物引爆時產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光學科學學院的副研究員Mark Phillips、論文的合著者Mark Phillips解釋說，掃描波長外腔量子級聯激光器（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）等寬帶方法結合起來，實現了新的測量方法。”

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計的試驗腔體中，盡管煙塵有光衰減的作用，通過詳細的分析仍能得到溫度信息和每次爆炸產生的各種氣體濃度。

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

根據發(fā)表在《應用物理學雜志》（Journal of Applied Physics）上的研究結果，所有被測炸藥都產生了“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）表現一致。”

Phillips在總結中表示這些結果僅屬于“初步調查”，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性非常有價值。”

Phillips還擔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，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)的化學羽流和痕量氣體探測中得到應用。