面对脏弹和核电站的使用带来的威胁,澳大利亚Queensland技术大学(QUT)科学家最近发明了一种新型,安全检测地表放射性污染的方法。QUT化学物理学院Ray Frost教授是这一方法的主要发现者。
Frost表示:“这一技术能很容易的探测到铀源,特别是次级铀。这在今天的恐怖主义和持续增加的铀矿开采氛围中显得尤为重要。很多人并不知道,铀矿特别是次级矿能溶于水,所以能被水带到远离源的地方。这意味着土壤中的铀含量可能因为一个未知源而上升,源可能离污染很远。”
Frost表示,利用一种叫做近红外光谱的技术,科学家可以探测到距离污染源很远的放射性物质。他说:“使用光纤探针和近红外光谱,我们能检测土壤中是否存在铀,并且判断铀的种类。这意味着科学家可以发现放射污染是否存在,或者对环境和人类有多大程度的威胁。”
近红外光谱是利用光源扫描材料表面以确定表面化学性质的技术,进而科学家就可以确定地表是否存在放射性物质。Frost表示,澳大利亚和其它国家广泛利用核能发电可能造成未来铀开采量的增加。他说:“这会形成矿物废料以及大量危险矿物质的积累。”再加上恐怖主义以脏弹等作为武器,更加提高了这种技术的重要性。因此Frost博士说利用这种技术能探测到很大区域的放射性污染,这无疑是非常需要的。
近红外波长瓦斯浓度检测技术 http://www.opticsky.com.cn/html/27/20070708979.html
瓦斯气体浓度的检测在煤炭、化工、石油和其它工业,尤其在矿物质的开采中极为重要。瓦斯气体是一种可燃、可爆性气体,其爆炸上限为15Vol%,下限为5Vol%。 其引发的事故在矿山开采历史上造成了极大的危害。很久以来各国科学工作者对瓦斯浓度的测量作了不懈的努力。现已研制出的干式、湿式气敏元件、热电阻瓦斯传感器、半导体气敏元件等都在瓦斯浓度检测中起到了良好的作用,大大降低了瓦斯事故发生率。
近几年来,光导纤维传感技术在世界上逐渐兴起。光纤传感器具有一些常规传感器无可比拟的优点,如灵敏度高,响应速度快,动态范围大,防电磁干扰,超高绝缘,无源性,防燃防爆,适于远距离遥测,体积小,可灵活柔性挠曲等,很适于在恶劣和危险环境中应用,因而得到广泛重视。光纤瓦斯传感器的研究起步较晚,直到上世纪八十年代才有人报导了光纤瓦斯检测的实验。现在瓦斯检测的方法主要有两种,一是利用瓦斯气体的光谱吸收检测浓度;二是利用瓦斯浓度和折射率的关系用干涉法测折射率。
单波长吸收比较型
吸收法的基本原理均是基于光谱吸收,不同的物质具有不同特征吸收谱线。单波长吸收比较型属吸收光谱型传感器,根据Lambert定律:
I=I0e-μcL
其中I,I0为吸收后和吸收前射线强度
μ为吸收系数
L为介质厚度
c为介质的浓度
从上式可以看出,根据透射和人射光强之比,可以得知气体的浓度。单波长吸收比较型的原理图见图1。
选择合适波长的光源。脉冲发生器使激光器发出脉冲光,或采用快速斩波器将连续光转变成脉冲光(斩波频率为数KHz),经透镜耦合进入光纤,并传输到远处放置的待测气体吸收盒,由气体吸收盒输出的光经接收光纤传回。干涉滤光片选取瓦斯吸收率最强的谱线,由检测器接收,经锁相放大器后送入计算机处理,根据强度的变化测量瓦斯浓度。
窄带谱线吸收型
瓦斯传感系统中,检测器所检测的光,其谱线宽度一般为0.02μm-0.1μm,而瓦斯气体的吸收谱线远窄于0.02μm。瓦斯在波长1.6μm-1.7μm的吸收谱线如下图所示。
由于检测谱线宽度远大于吸收谱线,即光谱中被吸收的成份很小,不利于高灵敏度检测。如果选择瓦斯吸收峰的窄带波长,则可获得大的检测对比度。但是选择单一波长则会由于模式噪声造成严重的干涉噪声,为了避免这个问题可以采用梳状滤波器来选择多个瓦斯峰位谱线,以降低光源的相干性,降低模式噪声。