激光炸弹探测 [2010-06-25] |
由于半导体和蒸汽之间将发生化学相互作用,因而这种有机半导体激光可以发挥对含硝基芳烃的蒸汽进行探测的功能。硝基芳烃分子是一种缺电子分子,因而在点在从半导体转移至爆炸蒸汽中时,激光的光发射将减少。之后,将观测到此种光发射的变化,因而可以用来推断出现了爆炸蒸汽。 在本研究中,将聚芴激光曝露于浓度为9.8 ppb的1,4-二硝基苯(DNB)中,并对激光的时变影响进行了监控。在曝露于DNB蒸汽中后,由于上述电子转移作用,激光发挥功能必须超过的输入能量阈值增加了1.8倍。此外还观测到激光输出能量与输入能量之比减少了1/3。在未来的探测系统中,这些作用均可以被用来对爆炸蒸汽进行探测。 但是,对探测器的响应和恢复时间进行测量是本研究的主要目的。在曝露于蒸汽中后,激光的光发射一开始迅速减少,这使得可在曝露后数十秒内实现蒸汽的探测。但是,之后光发射的减少放缓并且在约4-5分钟后达到平衡。作者认为最初的快速减少是由于DNB分子与聚芴半导体表面相互作用而产生的,而之后衰退放缓是由于DNB扩散至半导体更深部位的速度放缓。此外,还对恢复时间进行了测量,因为这同样是决定传感器适用性的一项重要因素。激光在留在于空气中后3.5小时完全恢复,使用氦气冲洗激光后3分钟完全恢复,但是当在真空中清洗激光后,仅20秒就完全恢复了。 此外,作者还根据DNB蒸汽扩散进入半导体的情形,形成了一种简单的理论模型;这一模型为实验结果提供了支持并使得可以对扩散深度进行计算。 所有这些结果表明,聚芴激光在曝露后几秒钟内,可探测出微量的爆炸蒸汽。这使得聚芴激光可以被用作探测爆炸装置的理想工具。并且,毫无疑问开发此类装置用于实际用途只是迟早的问题。 图片来源:http://www.flickr.com/photos/hellochris/ / CC BY 2.0 Y. Yang et al., Adv. Funct. Mater. ; DOI: 10.1002/adfm.200901904 |
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