谷天予,张大成,冯中琦,侯佳佳,朱江峰

(西安电子科技大学 光电工程学院,西安 710071)

爆炸物的高灵敏检测技术可为战场排爆和反恐等活动提供重要的侦测手段。在军事对抗中,通过检测爆炸物发现敌方隐藏的武器,可快速识别军事伪装并对目标进行有效打击[1];在公共安全领域,快递和不明包裹等是恐怖分子进行爆炸物袭击的常用载体,在车站、机场及铁路等公共场所对其进行快速、实时的检测已成为反恐防爆工作的重点之一。然而,爆炸物通常被密封在特定容器中,很难对其进行直接检测,测量容器的表面痕量爆炸物是间接检测爆炸装置重要途径之一[2]。因此,亟需发展一种快速、实时、准确、无接触的物质表面痕量爆炸物检测方法[3]。激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术是一种基于等离子光谱分析的元素检测方法[4],已广泛应用于矿物检测[5]、生物分析[6]、考古勘探[7]及食品药品安全[8]等领域的物质成分分析。由于LIBS技术具有无须样品制备、快速实时、多元素分析及远程无接触探测等特点,已成为国内外痕量爆炸物检测的研究热点之一。

早在2003 年,美国陆军研究实验室(Army Research Laboratory,ARL)的Lucia等[9]就将LIBS技术应用于爆炸物检测,基于C,H,O,N 等特征谱线的比值对爆炸物光谱进行了分类,证明了LIBS技术在爆炸物检测领域应用的可行性。2008年,ARL又使用主成分分析(principal component analysis,PCA)、簇类独立软模式(soft independent modeling of class analogy,SIMCA)和偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)3种化学计量学方法,识别了铝基板上的爆炸物、细菌和灰尘,准确率高于88%[2]。2013 年,西班牙马拉加大学的Moros等[10]使用LIBS技术测量了分别涂抹在3种快递包装上的2种自制爆炸物、4种有机爆炸物和17种常见干扰物,结合决策树模型得到高于90%的分类正确率。……