zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1629Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESПортативная КР-система с временным стробированием для обнаружения прекурсоров взрывчатых веществPortable Stand-Off Time-Gated Raman for Detection of Explosive PrecursorRenW.RenW.

Сиань

Wenzhen Ren  

Xi’an

renwenzhen@opt.ac.cnWangH.WangH.

Уси; Шицзиншань, Пекин

Hui Wang  

Wuxi; Shijingshan District, Beijing

XieZ.XieZ.

Сиань

Zhengmao Xie  

Xi’an

ZhuX. P.ZhuX. P.

Сиань; Шицзиншань, Пекин; Гуанчжоу, Гуандун

Xiang Ping Zhu  

Xi’an; Shijingshan District, Beijing; Guangzhou, Guangdong

ZhangP.ZhangP.

Сиань; Шицзиншань, Пекин; Гуанчжоу, Гуандун

Pu Zhang  

Xi’an; Shijingshan District, Beijing; Guangzhou, Guangdong

WangB.WangB.

Сиань; Шицзиншань, Пекин

Bo Wang  

Xi’an; Shijingshan District, Beijing

HuangC.HuangC.

Сиань; Шицзиншань, Пекин

Cheng Huang  

Xi’an; Shijingshan District, Beijing

XuD.XuD.

Уси

Dan Dan Xu  

Wuxi

ZhaoW.ZhaoW.

Сиань; Шицзиншань, Пекин; Гуанчжоу, Гуандун

Wei Zhao 

Xi’an; Shijingshan District, Beijing; Guangzhou, Guangdong

Государственная лаборатория переходной оптики и фотоники; Сианьский институт оптики и точной механики Китайской академии наукState Key Laboratory of Transient Optics and Photonics; Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of SciencesЛаборатория науки и технологии приповерхностного обнаружения; Первый научно-исследовательский институт Уси; Университет Китайской академии наукScience and Technology on Near-Surface Detection Laboratory; The First Scientific Research Institute of Wuxi; University of Chinese Academy of SciencesСианьский институт оптики и точной механики Китайской академии наукXi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of SciencesГосударственная лаборатория переходной оптики и фотоники; Сианьский институт оптики и точной механики Китайской академии наук; Университет Китайской академии наук; Институт технологических инноваций в районе Большого заливаState Key Laboratory of Transient Optics and Photonics; Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences; University of Chinese Academy of Sciences; Key & Core Technology Innovation Institute of the Greater Bay AreaГосударственная лаборатория переходной оптики и фотоники; Сианьский институт оптики и точной механики Китайской академии наук; Университет Китайской академии наукState Key Laboratory of Transient Optics and Photonics; Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences; University of Chinese Academy of SciencesПервый научно-исследовательский институт УсиThe First Scientific Research Institute of Wuxi202403082024914616616Copyright © Ren W., Wang H., Xie Z., Zhu X.P., Zhang P., Wang B., Huang C., Xu D., Zhao W., 20242024Ren W., Wang H., Xie Z., Zhu X.P., Zhang P., Wang B., Huang C., Xu D., Zhao W.Ren W., Wang H., Xie Z., Zhu X.P., Zhang P., Wang B., Huang C., Xu D., Zhao W.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1629

Представлена портативная автономная КР-система с временным стробированием, которая состоит из импульсного лазера с пассивной модуляцией добротности, затвора ICMOS, спектрометра и телескопа, размерами 476.5×321.5×219.3 мм и весом 23.2 кг. Для подтверждения эффективности разработанной портативной КР-системы с временным стробированием проведено детектирование на различных рабочих расстояниях и в различных количествах взрывчатых веществ. Высокие уровни идентификации достигнуты даже при дозе 0.1 мг на расстоянии 10 м. Смоделированы реалистичные столкновения в возможной зоне боевых действий с целью проверки способности системы распознавать образцы карбамида на различных подложках, таких как алюминиевая пластина, ксилография, картон, черная ткань и лист.

Remote detection of trace explosives and hazardous chemicals has been an ongoing challenge and a critical issue in defense science, public safety, and counterterrorism. Raman spectroscopy, a form of inelastic scattering, acts as a “fingerprint” analysis method for substance identification with high confidence in the detection of chemicals based on their vibrational modes. Here, we present a portable stand-off timegated Raman spectroscopy, which consists of a passive Q-switched pulsed laser, a designed gated ICMOS, a spectrometer, and a telescope, with an overall size of 476.5×321.5×219.3 mm and a weight of 23.2 kg, which is much more compact and portable than reported previously. To confirm the effectiveness of the designed portable time-gated Raman spectroscopy, detections at different working distances and various amounts of substances are carried out. High levels of Raman identification are acquired even for 0.1 mg at a 10 m distance. Furthermore, we simulate realistic encounters in a possible war-zone scenario by testing the system’s ability to recognize urea samples on different substrates such as an aluminum plate, woodblock, cardboard, black cloth, and leaf; good characteristic recognition is shown.

комбинационное рассеяние светавременное стробированиеобнаружение взрывчатых веществstand-off Ramantime-gatedexplosive detectionWe would like to acknowledge support from the Guangdong Province Key R&D Program under Grant 2019B090917012, Natural Science Foundation of China under Grant 62075237, The Stabilization Supporting Project of Science and Technology on Near-Surface Detection Laboratory under Grant 6142414200714, Research and development project of scientific research instruments and equipment of Chinese Academy of Sciences under Grant ZDKYYQ20220007, Major scientific research instrument development project of National Natural Science Foundation of China under Grant 52127817, Key deployment projects of Chinese Academy of Sciences under Grant ZDRW-XH-2021-6.ReferencesS. Chaudhary, S. Ninsawat, T. Nakamura, Sensors, 19 (2019).S. Chaudhary, S. Ninsawat, T. Nakamura, Sensors, 19 (2019).S. Almaviva, F. Angelini, R. Chirico, A. Palucci, M. Nuvoli, F. Schnuerer, W. Schweikert, F. S. Romolo, Optics and Photonics for Counterterrorism, Crime Fighting, and Defence X; and Optical Materials and Biomaterials in Security and Defence Systems Technology Xi 9253 (2014).S. Almaviva, F. Angelini, R. Chirico, A. Palucci, M. Nuvoli, F. Schnuerer, W. Schweikert, F. S. Romolo, Optics and Photonics for Counterterrorism, Crime Fighting, and Defence X; and Optical Materials and Biomaterials in Security and Defence Systems Technology Xi 9253 (2014).V. S. Dhanada, S. D. George, V. B. Kartha, S. Chidangil, V. K. Unnikrishnan, Appl. Spectrosc. Rev., 56, 463–491 (2021).V. S. Dhanada, S. D. George, V. B. Kartha, S. Chidangil, V. K. Unnikrishnan, Appl. Spectrosc. Rev., 56, 463–491 (2021).A. K. Misra, T. E. Acosta-Maeda, J. N. Porter, G. Berlanga, D. Muchow, S. K. Sharma, B. Chee, Appl. Spectrosc., 73, 320–328 (2019).A. K. Misra, T. E. Acosta-Maeda, J. N. Porter, G. Berlanga, D. Muchow, S. K. Sharma, B. Chee, Appl. Spectrosc., 73, 320–328 (2019).K. M. M. Shameem, V. S. Dhanada, S. Harikrishnan, S. D. George, V. B. Kartha, C. Santhosh, V. K. Unnikrishnan, Talanta, 208 (2020).K. M. M. Shameem, V. S. Dhanada, S. Harikrishnan, S. D. George, V. B. Kartha, C. Santhosh, V. K. Unnikrishnan, Talanta, 208 (2020).W. Zhang, Y. Tang, A. Shi, L. Bao, Y. Shen, R. Shen, Y. Ye, Materials, 11 (2018).W. Zhang, Y. Tang, A. Shi, L. Bao, Y. Shen, R. Shen, Y. Ye, Materials, 11 (2018).M. Jermyn, K. Mok, J. Mercier, J. Desroches, J. Pichette, K. Saint-Arnaud, L. Bernstein, M.-C. Guiot, K. Petrecca, F. Leblond, Sci. Trans. Med., 7 (2015).M. Jermyn, K. Mok, J. Mercier, J. Desroches, J. Pichette, K. Saint-Arnaud, L. Bernstein, M.-C. Guiot, K. Petrecca, F. Leblond, Sci. Trans. Med., 7 (2015).H. Lui, J. Zhao, D. McLean, H. Zeng, Cancer Res., 72, 2491–2500 (2012).H. Lui, J. Zhao, D. McLean, H. Zeng, Cancer Res., 72, 2491–2500 (2012).B. S. Leigh, K. L. Monson, J. E. Kim, Forens. Chem., 2, 22–28 (2016).B. S. Leigh, K. L. Monson, J. E. Kim, Forens. Chem., 2, 22–28 (2016).J. Blacksberg, E. Alerstam, Y. Maruyama, C. J. Cochrane, G. R. Rossman, Appl. Opt., 55, 739–748 (2016).J. Blacksberg, E. Alerstam, Y. Maruyama, C. J. Cochrane, G. R. Rossman, Appl. Opt., 55, 739–748 (2016).M. Kogler, B. Heilala, Meas. Sci. Technol., 32 (2021).M. Kogler, B. Heilala, Meas. Sci. Technol., 32 (2021).J. Xia, Q. Yao, L. Zhu, M. Dong, X. Lou, Vib. Spectrosc., 102, 16–23 (2019).J. Xia, Q. Yao, L. Zhu, M. Dong, X. Lou, Vib. Spectrosc., 102, 16–23 (2019).M. Gaft, L. Nagli, Opt. Mater., 30, 1739–1746 (2008).M. Gaft, L. Nagli, Opt. Mater., 30, 1739–1746 (2008).J. C. Carter, S. M. Angel, M. Lawrence-Snyder, J. Scaffidi, R. E. Whipple, J. G. Reynolds, Appl. Spectrosc., 59, 769–775 (2005).J. C. Carter, S. M. Angel, M. Lawrence-Snyder, J. Scaffidi, R. E. Whipple, J. G. Reynolds, Appl. Spectrosc., 59, 769–775 (2005).T. E. Acosta-Maeda, A. K. Misra, L. G. Muzangwa, G. Berlanga, D. Muchow, J. Porter, S. K. Sharma, Appl. Opt., 55, 10283–10289 (2016).T. E. Acosta-Maeda, A. K. Misra, L. G. Muzangwa, G. Berlanga, D. Muchow, J. Porter, S. K. Sharma, Appl. Opt., 55, 10283–10289 (2016).J. H. Chung, S. G. Cho, Bull. Korean Chem. Soc., 35, 3547–3552 (2014).J. H. Chung, S. G. Cho, Bull. Korean Chem. Soc., 35, 3547–3552 (2014).L. M. L. Cantu, E. C. A. Gallo, Eur. Phys. J. Plus, 137, 207 (2022).L. M. L. Cantu, E. C. A. Gallo, Eur. Phys. J. Plus, 137, 207 (2022).R. Chirico, S. Almaviva, F. Colao, L. Fiorani, M. Nuvoli, W. Schweikert, F. Schnuerer, L. Cassioli, S. Grossi, D. Murra, I. Menicucci, F. Angelini, A. Palucci, Sensors, 16 (2016).R. Chirico, S. Almaviva, F. Colao, L. Fiorani, M. Nuvoli, W. Schweikert, F. Schnuerer, L. Cassioli, S. Grossi, D. Murra, I. Menicucci, F. Angelini, A. Palucci, Sensors, 16 (2016).J. A. Carroll, E. L. Izake, B. Cletus, E. Jaatinen, J. Raman Spectrosc., 46, 333–338 (2015).J. A. Carroll, E. L. Izake, B. Cletus, E. Jaatinen, J. Raman Spectrosc., 46, 333–338 (2015).K. L. Gares, K. T. Hufziger, S. V. Bykov, S. A. Asher, J. Raman Spectrosc., 47, 124–141 (2016).K. L. Gares, K. T. Hufziger, S. V. Bykov, S. A. Asher, J. Raman Spectrosc., 47, 124–141 (2016).E. Schmaelzlin, B. Moralejo, M. Rutowska, A. Monreal-Ibero, C. Sandin, N. Tarcea, J. Popp, M. M. Roth, Sensors, 14, 21968–21980 (2014).E. Schmaelzlin, B. Moralejo, M. Rutowska, A. Monreal-Ibero, C. Sandin, N. Tarcea, J. Popp, M. M. Roth, Sensors, 14, 21968–21980 (2014).E. Gallo, L. Cantu, F. Duschek, Opt. Eng., 60 (2021).E. Gallo, L. Cantu, F. Duschek, Opt. Eng., 60 (2021).J. H. Odhner, D. A. Romanov, R. J. Levis, Conference on Nonlinear Frequency Generation and Conversion – Materials, Devices, and Applications IX, San Francisco, CA (2010).J. H. Odhner, D. A. Romanov, R. J. Levis, Conference on Nonlinear Frequency Generation and Conversion – Materials, Devices, and Applications IX, San Francisco, CA (2010).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.