Дистанционное определение состава парогазовых и аэрозольных образований в атмосфере над критически важными (опасными) объектами и в районах террористических проявлений.

Разработаны:
Практические рекомендации по оптимальным методикам дистанционной диагностики опасных веществ, оригинальное программное обеспечение восстановления количественной информации и управления сложным техническим лидарным комплексом;
Основные (конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные) характеристики;
- аналитическое исследование показало, что особый интерес в качестве диагностических средств представляет фурье-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния;
- оригинальные технологии восстановления количественной информации дают возможность получать данные об исследуемом объекте в реальном времени и с высокой степенью точности;
- программное обеспечение управления лидарным комплексом позволяет с высокой скоростью отслеживать функционирование составных частей комплекса.
Область применения: дистанционные системы экологического мониторинга окружающей среды.

Для дистанционного детектирования были выбраны методики пассивной Фурье-радиометрии и лидара комбинационного рассеяния. Первый метод позволяет осуществить предваритеьное зондирование с целью определения влажности, наличия аэрозолей и других фоновых характеристик окружающей среды. Второй метод позволяет провести качественный и количественный анализ состава атмосферы по колебательным спектрам комбинационного рассеяния - как газов, так и аэрозолей. Комбинационное рассеяние света является перспективным методом одновременного обнаружения различных газовых и аэрозольных составляющих атмосферы, но обладая чрезвычайно малой эффективностью, и для его регистрации требуются светосильные схемы с высоким спектральным разрешением. Предложенный нами канал регистрации комбинационного рассеяния на базе селективного интерферометра с амплитудной модуляцией (СИСАМ) решает задачу оригинальным, простым и принципиально новым методом, совмещая преимущества светосилы, высокого разрешения и фильтровых свойств.
  Для обнаружения взрывчатых веществ был предложен метод обнаружения следовых количеств в процессе биометрической идентификации личности по отпечаткам пальцев на основе спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения. Были сделаны выводы о длине пути зондирования, необходимой для оптического детектирования следов ВВ. Получены оценки интегральных коэффициентов поглощения, характеризующих поглощательную способность ВВ для таких веществ, как тринитротолуол (ТНТ), диниротолуол (ДНТ), пентаэритрол тетранитрат (ТЭН), гексоген, октоген, диметилдинитробутан, пикриновая кислота т черный порох. Определен предел чувствительности метода, составляющий десятки микрограмм на одно отражение. Предложены пути повышения чувствительности метода, состоящие в увеличении числа отражений за счет уменьшения толщины элемента НПВО и расширении спектрального диапазона в длинноволновую область.

В процессе данной НИР проведен ряд экспериментов на базе созданного в НПП «Лазерные системы» мобильного многоволнового лидарного комплекса (МЛК). В результате этих экспериментов и детального аналитического обзора информации, существующей по данному вопросу, сформированы базы данных спектрально-оптических и физико-химических свойствах физиологически-активных и взрывчатых веществ (ФАВ и ВВ, соответственно). Выполнено расчетно-теоретическое обоснование и проведены испытания оптико-электронного канала регистрации тонкой структуры комбинационного рассеяния парогазовых и аэрозольных образований в атмосфере. Разработано и апробировано специального программное обеспечение для управления оптико-электронной аппаратурой дистанционного определения состава парогазовых и аэрозольных образований в атмосфере для ЛИДАРных комплексов, а также – программно-математическое обеспечение для обработки регистрируемого сигнала обратного рассеяния и определения состава атмосферы.
В работе показано, что в местах наиболее вероятных проявлений террористических действий, в том числе над критически важными объектами, и в местах массового скопления людей практически значимым является дистанционное детектирование ФАВ, а детектирование ВВ целесообразно проводить в режиме сканирования на пропускных точках, в силу малой летучести ВВ.
Для дистанционного детектирования были предложены методики пассивной Фурье-радиометрии и лидара комбинационного рассеяния. Первый метод позволяет осуществить предварительное зондирование с целью определения влажности, наличия аэрозолей и других фоновых характеристик окружающей среды. Второй метод позволяет провести качественный и количественный анализ состава атмосферы по колебательным спектрам комбинационного рассеяния – как газов, так и аэрозолей. Комбинационное рассеяние света является перспективным методом одновременного обнаружения различных газовых и аэрозольных составляющих атмосферы, но обладает чрезвычайно малой эффективностью, и для его регистрации требуются светосильные схемы с высоким спектральным разрешением. В рамках НИР предложен канал регистрации комбинационного рассеяния на базе селективного интерферометра с амплитудной модуляцией (СИСАМ), который решает задачу оригинальным, простым и принципиально новым методом, совмещая преимущества светосилы, высокого разрешения и фильтровых свойств. В работе проведены расчетные обоснования такого метода и выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие его эффективность для решения задач обнаружения и регистрации атмосферных примесей.