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Infrared photothermal imaging spectroscopy for detection of trace explosives on surfaces

机译：红外光热成像光谱法，用于检测表面上的痕量炸药

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We are developing a technique for the standoff detection of trace explosives on relevant substrate surfaces using photothermal infrared (IR) imaging spectroscopy (PT-IRIS). This approach leverages one or more compact IR quantum cascade lasers, which are tuned to strong absorption bands in the analytes and directed to illuminate an area on a surface of interest. An IR focal plane array is used to image the surface and detect increases in thermal emission upon laser illumination. The PT-IRIS signal is processed as a hyperspectral image cube comprised of spatial, spectral, and temporal dimensions as vectors within a detection algorithm. The ability to detect trace analytes at standoff on relevant substrates is critical for security applications but is complicated by the optical and thermal analyte/substrate interactions. This manuscript describes a series of PT-IRIS experimental results and analysis for traces of RDX, TNT, ammonium nitrate, and sucrose on steel, polyethylene, glass, and painted steel panels. We demonstrate detection at surface mass loadings comparable with fingerprint depositions (10 mu g/cm(2) to 100 mu g/cm(2)) from an area corresponding to a single pixel within the thermal image.
机译：我们正在开发一种使用光热红外（IR）成像光谱仪（PT-IRIS）隔离检测相关基材表面上的痕量炸药的技术。这种方法利用了一个或多个紧凑型IR量子级联激光器，该激光器被调谐至分析物中的强吸收带，并被定向以照亮目标表面上的区域。红外焦平面阵列用于对表面成像并检测激光照射后热发射的增加。在检测算法中，将PT-IRIS信号作为高光谱图像立方体进行处理，该立方体由空间，光谱和时间维度组成，作为矢量。对于相关应用而言，在相关基材上保持隔离状态时检测痕量分析物的能力对于安全应用至关重要，但由于光学和热分析物/基材之间的相互作用而变得复杂。该手稿描述了一系列PT-IRIS实验结果，并分析了钢，聚乙烯，玻璃和涂漆钢板上RDX，TNT，硝酸铵和蔗糖的痕迹。我们展示了在与对应于热图像中单个像素的区域的指纹沉积（10μg / cm（2）到100μg / cm（2））相当的表面质量负载下的检测。

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