Создан сверхчувствительный метод обнаружения взрывчатки

Наиболее эффективные аналитические методы основаны на поиске паров нитросоединений в воздухе. Однако разработка надежной методики выявления малолетучих взрывчатых веществ в газовой фазе в концентрациях ниже 10-14 г/см³ остается большой проблемой для ученых. Даже общепризнанный универсальный метод масс-спектрометрии встречается со сложностями, связанными с необходимостью введения воздушных проб в область среднего и высокого вакуума.

В этом случае, по мнению ученых кафедры физики микро и наносистем НИЯУ МИФИ, преимущество получает спектрометрия ионной подвижности (СИП) и ее подвид — спектрометрия приращения ионной подвижности (СПИП). Методика позволяет ионизировать молекулы, присутствующие в воздухе, классифицировать их по подвижности и, таким образом, выявлять примеси нитросоединений.

Исследователи НИЯУ МИФИ изучали пары различных нитросоединений в воздухе с помощью методов СИП и СПИП. Для ионизации паров они использовали лазер ультрафиолетового диапазона, который позволяет производить селективную ионизацию молекул в составе газовой пробы.

«Для улучшения чувствительности метода СИП и СПИП мы предложили ввести в состав газовой пробы примеси, стимулирующие ионообразование (допанты). До сих пор допанты активно применялись для традиционных источников ионизации, однако влияние параметров лазерного излучения на образование ионов различных типов нитросоединений, в том числе, с применением допантов, не было изучено», – рассказал инженер-исследователь кафедры физики микро и наносистем НИЯУ МИФИ Виталий Костарев.

Чтобы обнаружить нитроорганические взрывчатые вещества тринитротолуол (TNT) и малолетучие гексоген (RDX) и пентрит (PETN), исследователи в качестве допантов добавляли в пробы толуол и 1-метилнафталин. Затем они измеряли коэффициенты приращения ионной подвижности для пиков целевых ионов TNT, RDX и PETN.

Выяснилось, что присутствие допантов в составе пробы приводит к двухкратному росту максимального выхода ионов при интенсивности лазерного излучения ниже 2 × 10⁷ Вт/см². Пределы обнаружения при лазерной ионизации с использованием допантов составили 4,7 × 10^-16 г/см³ для гексогена и 9,8 × 10-15 г/см³ для пентрита. Чувствительность нового метода значительно превзошла известные аналоги, так как до сих пор исследователям удавалось обнаруживать пары гексогена в концентрации до 5 × 10-15 г/см³, а пары пентрита — до 10-11 г/см³.

«Полученные результаты помогут повысить чувствительность детекторов и сделать прототипы лазерных СПИП более портативными за счет использования менее мощных и более компактных лазеров», — заключил Виталий Костарев. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Talanta. 

МИФИ

6 статей

Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ - ведущий российский вуз, занимающийся подготовкой высококвалифицированных инженерных кадров для атомной отрасли, науки, IT-сферы, а также других высокотехнологичных секторов экономики России. Расположен в Москве, имеет 16 филиалов в разных регионах России, в Узбекистане и Казахстане

Показать больше