美军如何利用LIBS技术在危险材料检测中开创新局面?

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术正在成为美军在检测危险材料方面的变革者。这项技术通过高能激光脉冲激发样品,能快速而准确地识别化学物质,尤其是在军事应用中,对于识别炸药、化学武器和生物威胁至关重要。

LIBS技术在不接触的情况下,能够在距离达到上百米的范围内,识别多种物质,这在危机管理中至关重要。

自2000年到2010年,美国陆军研究实验室(ARL)对LIBS技术进行了大量的研究,专注于危险材料的检测。该技术显示出了在距离感测、炸药残留物检榨及其他危险材料识别方面的潜力。根据ARL的研究,LIBS能够有效区分能量材料和非能量材料。

在此期间,研究机构还开发了高分辨率的广湾光谱仪,这一仪器可检测低浓度的化学元素,为LIBS系统提供了进一步的敏感度。例如,该实验室测试了可携式LIBS系统来检测土壤和油漆中的铅,并研究了在不同气体环境下铝和铝氧化物的光谱发射。

LIBS技术的发展,不仅提高了材料检测的准确性,同时大幅增强了在危险环境中的灵活性。

进入2010年代,LIBS的应用探索向着更小型化和可携式系统发展,这使得其在各种情境下的应用更具实际意义。例如,研究开始注重于LIBS在工业上的应用,包括检测材料混合问题及金属冷却过程的分析。

在这一时期,科学家对短激光脉冲在LIBS中的应用进行了深入研究。短脉冲进行的激发能够在更精确的范围内生成等离子体,并降低连续光的影响,这使得材料的分析更加准确。

通过使用短脉冲,LIBS显示出在高密度等离子体中的可行性,极大地改善了传感器的识别能力。

此外,LIBS技术在食品分析方面的潜力也被积极探索。这项技术被视为一种快速且微破坏性的食品质量分析工具,能够针对牛奶、面包等食品进行定性及定量分析,并检测可能的掺杂问题。

随着LIBS技术的持续发展,未来无疑会引入更多创新的应用,特别是在危险材料检测的领域。在这些不断变化的需求下,美军如何针对新挑战采取有效的技术应对措施?

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