通過拉曼光譜分析來檢測爆炸材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述檢測爆炸材料的方法和可執(zhí)行此些方法的分析儀(100)和計算機(jī)程序產(chǎn)品。方法可包含用光照亮所述材料的至少一部分(200)，以及監(jiān)視所述被照亮部分的溫度(210、220a、230a、330)。可響應(yīng)于所述監(jiān)視的溫度更改(240、340)所述照亮光的功率或位置。響應(yīng)于拉曼輻射生成(250、300)拉曼光譜數(shù)據(jù)，響應(yīng)于所述光從所述部分發(fā)射所述拉曼輻射?？苫谒隼庾V數(shù)據(jù)分析(250、360)所述材料的組成，或?qū)Σ僮鲉T產(chǎn)生無法安全地分析所述材料的指示(230a)。
【專利說明】
通過拉曼光譜分析來檢測爆炸材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明大體上涉及識別材料，例如可為爆炸物的材料。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的實施例利用響應(yīng)于用光照亮樣本而從樣本獲得的拉曼光譜數(shù)據(jù)。拉曼光譜分析為用于識別和表征大量的分子的有效工具。在拉曼光譜分析中，用光照亮樣本，所述光通常來自激光，且具有已知波長(通常為可見光或近紅外線，以及紫外線)。激光(有時也被稱作拉曼栗浦)與試樣的分子中的電子云相互作用，且作為此相互作用的結(jié)果，經(jīng)歷了選定波長位移，所述選定波長位移表示分子的振動和/或旋轉(zhuǎn)能級之間的差。此波長位移的確切性質(zhì)取決于存在于試樣中的分子，且可包含斯托克斯位移(其中所發(fā)射的光子的波長比入射或照亮光子長)和反斯托克斯位移(其中所發(fā)射的光子的波長比入射光子短)兩者。然而，因為反斯托克斯光譜是由處于激發(fā)振動狀態(tài)的分子引起，所以反斯托克斯光譜的強(qiáng)度比斯托克斯光譜低，并且隨著反斯托克斯位移的增大，強(qiáng)度還在減低。唯一波長簽名(通常被稱作拉曼簽名或拉曼光譜)由每一分子生成。此唯一拉曼簽名準(zhǔn)許識別和表征分子。更具體來說，用光譜儀分析從試樣返回的光的光譜，以便識別拉曼栗浦光的拉曼誘發(fā)波長位移，且接著(例如，通過處理器)將此所得拉曼光譜與已知拉曼簽名的庫進(jìn)行比較，以便識別樣本中的分子。例如在D.A.Long的“拉曼光譜分析” (McGraw-Hill, 1977年，具體地說在第82到84頁)中描述拉曼理論，其包含斯托克斯/反斯托克斯比。
[0003]拉曼光譜分析可包含表面增強(qiáng)拉曼光譜分析(“SERS”)，其中反射表面為反射的，且以SERS表面已知的方式增強(qiáng)拉曼信號。例如在US20120287427、US8241922、US7450227、TO/2006/137885和其它地方描述SERS光譜分析的原理和不同技術(shù)。在任何實施例中，所關(guān)注的樣本可為固體或流體，例如氣體或液體。
[0004]拉曼光譜分析廣泛用于科學(xué)、商業(yè)和公共安全領(lǐng)域。新近技術(shù)進(jìn)步使得有可能顯著降低拉曼光譜分析系統(tǒng)的大小和成本。這又會增加拉曼光譜分析的實際應(yīng)用范圍。舉例來說，便攜式單元近來被用于各種領(lǐng)域用途，例如可能危險物品的現(xiàn)場識別。使用拉曼光譜分析和光譜解釋的分析儀的細(xì)節(jié)可例如在美國專利US8107069、US 8081305、US7928391、US7701571、US7636157、US8107069 和美國專利公開案 US2009/0213361、US2010/0191493、US2010/0315629(其皆以引用的方式并入本文中)和其它地方找到。也在RichardL.McCreery的“用于化學(xué)分析的拉曼光譜分析”(Wiley-1nterscience，2000年)中描述拉曼光譜儀的設(shè)計，其包含激光和檢測器的論述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一些實施例認(rèn)識到，拉曼光譜分析可用于識別可為爆炸物的材料。然而，一些實施例也認(rèn)識到，樣本的被照亮部分的溫度可超過材料的著火點，或溫度的改變(包含變化率)可暗示作為照亮光加熱的結(jié)果，不久可達(dá)到著火點。本發(fā)明的實施例利用這些關(guān)系中的任一者或兩者來提升或降低照亮光功率，以使得可收集拉曼光譜數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)足以進(jìn)行對材料的組成的分析為止。
[0006]在一些實施例中，本發(fā)明提供檢測爆炸材料的方法。所述方法可包含用光照亮材料的至少一部分，且監(jiān)視被照亮部分的溫度。照亮光的功率和/或位置可響應(yīng)于監(jiān)視的溫度而更改。舉例來說，功率可取決于溫度和/或溫度的改變而增加或下降。在任何實施例中，溫度的“改變”可包含溫度的變化率。響應(yīng)于拉曼輻射生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，響應(yīng)于光從所述部分發(fā)射所述拉曼輻射?？苫诶庾V數(shù)據(jù)來分析材料的組成，和/或可對操作員產(chǎn)生無法安全地分析材料的指示。舉例來說，操作員指示可呈現(xiàn)在顯示器上，和/或呈現(xiàn)為可聽見的消息或警報。
[0007]其它實施例提供識別爆炸材料的方法，所述方法包含照亮，生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，和分析材料的組成，如上文所描述。但在這些其它實施例中，可針對被照亮部分的溫度和/或溫度改變的指示分析拉曼光譜數(shù)據(jù)。所述部分上的照亮光的功率和/或位置可響應(yīng)于由溫度改變引起的拉曼光譜數(shù)據(jù)的經(jīng)分析改變而更改。
[0008]在其它實施例中還提供用于檢測爆炸材料的分析儀。分析儀可包括光源、檢測器和處理器。光源用光照亮材料的至少一部分，而檢測器檢測響應(yīng)于照亮光而發(fā)射的拉曼輻射。處理器可執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一個或多個。
[0009]其它實施例提供計算機(jī)程序產(chǎn)品，其攜有呈非暫時性形式的計算機(jī)程序。所述程序在被載入到可編程處理器中時可執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一個或多個，所述可編程處理器控制用于照亮材料的光源和用以檢測響應(yīng)于照亮光而發(fā)射的拉曼輻射的檢測器。
【附圖說明】
[0010]現(xiàn)將參考圖式描述本發(fā)明的實施例，其中:
[0011]圖1為本發(fā)明的分析儀的示意圖；
[0012]圖2為說明本發(fā)明的實施例的方法的流程圖；以及
[0013]圖3為說明本發(fā)明的另一實施例的方法的流程圖。
[0014]在圖中，相同參考數(shù)字用以表示相同或類似組件。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的任何實施例可進(jìn)一步包含下文或本申請案的任何地方描述的特征中的任一者中的一個或多個。在任何實施例中，照亮光的功率可基于被照亮部分的監(jiān)視的溫度的值或改變(包含變化率)而更改。舉例來說，可使用遠(yuǎn)程紅外傳感器以熟知方式直接監(jiān)視溫度。或者或另外，監(jiān)視可基于測量結(jié)果，例如拉曼光譜數(shù)據(jù)的某一特征，所述測量結(jié)果隨溫度變化且因此充當(dāng)溫度的指示符。舉例來說，拉曼光譜線的峰值寬度(例如半高峰值寬度)可被用作溫度的指示，或此特征的變化率被用作溫度的變化率的指示。在此狀況下，更改照亮光功率可基于特定峰值寬度的值或變化率。
[0016]方法可包含在監(jiān)視的溫度的值或改變在預(yù)定限值內(nèi)的情況下增加照亮光的功率?；蛘撸樟凉獾墓β士稍诒徽樟敛糠值臏囟鹊闹祷蚋淖兂鲱A(yù)定限值的情況下下降。
[0017]視情況在增加照亮光的功率之前，首先可關(guān)于拉曼光譜數(shù)據(jù)是否足以用于分析材料的組成來評估拉曼光譜數(shù)據(jù)。在拉曼光譜數(shù)據(jù)不足時，功率可接著增加。如果分析可基于的光譜數(shù)據(jù)具有低于預(yù)定限值的信噪比，那么可確定光譜數(shù)據(jù)為不足的。如果信噪比符合或超出預(yù)定限值，那么可確定光譜數(shù)據(jù)足以進(jìn)行分析。在Avraham Lorber的“誤差傳播和通過求解矩陣方程式進(jìn)行定量的優(yōu)值”(Annal.Chem.，第58卷，第6期，第1167到1172頁，1986年5月)中描述了一種用于為此目的評估信噪比的方法。在任何情況下，在確定拉曼光譜數(shù)據(jù)足以用于分析組成的情形下，隨后照亮光功率可不增加，且甚至可被關(guān)閉，且就在那時完成了分析。
[0018]照亮光可包括激光，且可更改激光的功率。激光或任何類型的照亮光的功率的更改可以數(shù)種方式中的任何一個或多個實現(xiàn)。舉例來說，光的強(qiáng)度可降低，或強(qiáng)度可保持不變，但光以變化的開和關(guān)次數(shù)循環(huán)地開和關(guān)，以使得更改時間平均功率。各種頻率可以用于按時間平均，例如至少2取直到10取、50取或100取。
[0019]經(jīng)受分析的樣本的溫度為入射于樣本上的光功率、所述功率的空間分布、處于入射光波長的材料的吸收系數(shù)、材料的熱導(dǎo)率和其熱容量的函數(shù)?？筛淖冞@些因子中的前兩個因子以控制樣本的被照亮部分的溫度。舉例來說，在一些實施例中，照亮光包含多個光脈沖，例如一系列光脈沖，隨后在每一脈沖開始之后可生成拉曼光譜數(shù)據(jù)的多個集合。在此狀況下，可對拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行求和以降低信噪比。光脈沖之間可有足夠時間來允許大部分或基本上所有可能干擾光學(xué)熒光衰減。舉例來說，可在一個脈沖的結(jié)束與脈沖序列中的下一脈沖的開始之間提供至少100毫秒、至少10毫秒或至少I毫秒，或少到100微秒、10微秒或I微秒。
[0020]如先前所提到，本發(fā)明的分析儀可執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一個或多個。類似地，本發(fā)明的計算機(jī)程序產(chǎn)品可在被載入到處理器上時執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一個或多個，所述處理器與照亮光源和檢測器通信。
[0021]本發(fā)明的分析儀的任何實施例可為手持式的或便攜式的。“手持式”是指分析儀的重量小于5kg、2kg、Ikg，或甚至小于0.5或0.2kg，且可具有各個尺寸小于50cm或甚至30cm的尺寸，且尺寸中的一個(厚度)甚至可小于1cm或5cm或3cm?！笆殖质健狈治鰞x通常將為電池供電的，而電池通常會匹配前述尺寸，且包含在前述重量內(nèi)，但可設(shè)置單獨的電力供應(yīng)器，且其連接到光譜儀?！氨銛y式”分析儀的大小可能有點大，例如小于50kg、20kg或10kg，例如10到50kg或20到50kg，且所述分析儀的尺寸有點大(例如任一個尺寸最大500cm、200cm或最大100cm)，且所述分析儀通常包含功率輸入，所述功率輸入連接到外部電力供應(yīng)器(但可設(shè)置電池)?！安糠帧眱H指項目的一部分，但可包含全部項目。舉例來說，材料或物體的“部分”可指所述材料或物體的全部或僅一部分。
[0022]如上文所提及，本發(fā)明的方法包含可由本申請案中所描述的任何設(shè)備執(zhí)行的任何方法。本發(fā)明的計算機(jī)程序產(chǎn)品包含攜有計算機(jī)程序的任何計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)程序可執(zhí)行本發(fā)明的任何方法。計算機(jī)程序“產(chǎn)品”為有形的非暫時性媒體，所述媒體可攜有本發(fā)明的計算機(jī)程序(例如，磁性、光學(xué)或固態(tài)存儲器)，所述計算機(jī)程序呈非暫時性但可能臨時的形式(例如，程序可被擦除)。
[0023]在本申請案中，以下術(shù)語具有所描述的含義，除非用途明顯相反。例如“第一”和“第二”等字不指示任何特定關(guān)系，且僅用以區(qū)分類似地被命名的元件。將了解雖然單獨地描述了本發(fā)明的實施例的不同元件，但所述元件實際上可使用相同組件中的一些或全部?！胺治?Analysis、analyze)”或類似字是指將材料識別為爆炸材料。在拉曼光譜數(shù)據(jù)單獨或結(jié)合其它信息或數(shù)據(jù)使用以輔助識別的意義上，此“分析”或類似者是基于拉曼光譜數(shù)據(jù)。舉例來說，可連同拉曼光譜數(shù)據(jù)一起使用來自固持材料的容器上的標(biāo)簽的信息，以使得拉曼光譜數(shù)據(jù)提供指示，所述指示呈確認(rèn)材料實際上為由標(biāo)簽指示的材料的形式。識別可為定性的(例如，材料為爆炸物或為特定類型的爆炸物或具有高存在概率)或定量的(例如，材料中爆炸物的濃度超出預(yù)定量或以規(guī)定的量或濃度存在)，或既為定性的，又為定量的?！白R另IJ”是指所呈現(xiàn)的信息，且不一定是絕對正確的。舉例來說，處理器可確定爆炸材料可能存在，且在具有或不具有額外信息的情況下呈現(xiàn)所述結(jié)果作為結(jié)果不確定或具有指定確定度(例如，“爆炸物X存在的確定性為60%”)的“識別”?！氨ㄎ铩辈牧蠟樵谥鹗录?例如，火花)時或達(dá)到著火溫度時在正常大氣條件下將可能經(jīng)歷自燃的材料。此些材料包含燃燒材料，且有時被稱作“高能材料” ο “處理器”為可完成其所需要任務(wù)的任何硬件或硬件和軟件組合。舉例來說，處理器可包含適當(dāng)編程的通用微處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?“ASIC”)或微處理器的某一組合。在處理器為可編程的狀況下，所述處理器可不僅進(jìn)行編程，還能夠載入所需要的程序，因此處理器隨后可完成所需要的任務(wù)?！肮狻笨芍冈谧贤饩€(100到400nm)、可見光(400到700nm)或紅外線(700到2000nm)范圍中的任何電磁福射。“一(a或an)”指的是單個物件，且包含一個以上。舉例來說，“識別爆炸物”包含識別組成中的一個或多個爆炸材料?！盎颉笔侵杆付椖恐械娜魏我粋€或多個。舉例來說，“分析組成……或?qū)Σ僮鲉T產(chǎn)生指示”僅分析、僅產(chǎn)生操作員指示，或進(jìn)行這兩者?！翱伞钡囊馑际强辞闆r。有時可使用“和/或”，但“和/或”可與“或”互換。舉例來說，如果本發(fā)明的任何實施例“可具有特征X”，那么所述實施例實際上可包含特征X或不包含特征X。在提到任何數(shù)量的范圍時，所述范圍具體來說描述在所述范圍內(nèi)的每一包含的完整單位值(例如，“最高100毫秒”具體來說描述包含1、2、3、
4、……、100毫秒及其類似者的值)。在照亮物體或材料的“部分”時，這通常意味著物體或材料的某一部分，但包含照亮所有物體或材料的可能性。在本申請案中所列舉的所有參考以完全引用的方式并入本文中。然而，在所并入?yún)⒖贾械娜魏蝺?nèi)容與在本申請案中陳述的任何內(nèi)容矛盾的情況下，本申請案占主導(dǎo)。在本申請案中敘述的任何方法中的事件的任何序列的次序不限于所敘述的次序。而是所述事件可按邏輯上可能的任何次序出現(xiàn)，包含所述事件同時發(fā)生，這是邏輯上可能的。
[0024]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其展示了本發(fā)明的實施例的分析儀100的示意圖。分析儀100包含呈激光形式的光源102、輻射處理模塊106、顯示器108、處理器110、存儲單元112和通信接口114。處理器110經(jīng)由通信線路128a到128f與光源102、輻射處理模塊106、顯示器108、存儲單元112和通信接口 114電通信。這些組件中的每一個皆包含在外殼131b內(nèi)。
[0025]在一些實施例中，由光源102產(chǎn)生或從物體140接收的輻射并未經(jīng)由光纖122、120、126耦合，如圖1中所示。替代地，照亮由光源102產(chǎn)生的光136傳播通過空氣或空間到達(dá)端口116，其中所述光接著照亮物體140的一部分，針對爆炸材料分析所述物體的一部分。類似地，響應(yīng)于照亮光138從物體140發(fā)射的拉曼輻射138可經(jīng)由端口 116進(jìn)入外殼131b，并且其后傳播通過空氣或空間到達(dá)輻射處理模塊106。在任何情況下，通過分束器124將拉曼輻射138引導(dǎo)朝向福射處理模塊106。
[0026]輻射處理模塊106包含檢測拉曼輻射138的檢測器106a，所述拉曼輻射用以確定物體140(或與物體140相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)，例如物體140內(nèi)的物質(zhì))的材料的一個或多個性質(zhì)。舉例來說，輻射處理模塊106可經(jīng)配置以確定物體140內(nèi)的一個或多個物質(zhì)的拉曼光譜。經(jīng)由由輻射處理模塊106沿著通信線128c傳輸?shù)碾娮有盘枌⒗庾V傳送到處理器110。類似地，輻射處理模塊106可視情況包含紅外線檢測器106b，所述紅外線檢測器用以檢測由物體140發(fā)射的熱紅外輻射。也通過線128c將所述信息傳送到處理器110，以使得處理器110可評估由照亮光136照亮的物體140的部分的溫度。檢測器106b為任選的，因為如所描述，檢測器106a可用以提供此信息，或處理器110可使用拉曼光譜中的特征作為被照亮部分的溫度的值或改變的測量手段。紅外線檢測器106b不一定是輻射處理模塊106的一部分。而是，所述紅外線檢測器可定位在外殼131b上，靠近樣本接口光學(xué)器件。在使用光纖探頭(在端口 116處延伸遠(yuǎn)離外殼131b)的拉曼光譜儀中，紅外線檢測器可定位在探頭的端部，或所述紅外線檢測器可并入到探頭光學(xué)器件中。在這些情形下，紅外線檢測器106b與輻射處理模塊106在光譜儀外殼13 Ib內(nèi)部的剩余部分分離。
[0027]一般來說，輻射處理模塊106包含可用以分析所發(fā)射的輻射138的各種光學(xué)、機(jī)械和電子元件。舉例來說，福射處理模塊106可包含用于將呈光形式的電磁福射分散成多個分量波長的一個或多個元件(例如光柵和/或棱鏡)。輻射處理模塊106也可包含用于準(zhǔn)直、聚焦和重定向EM輻射的各種透鏡和/或鏡子、用于減小輻射強(qiáng)度的一個或多個濾波器元件和用于將輻射束劃分成兩個束的一個或多個分束元件。輻射處理模塊106通常還包含電子組件，例如福射檢測器(例如，CCD相機(jī)、光電二極管和/或光電二極管陣列)和電子處理器。
[0028]存儲單元112通常包含可重寫持久性快閃存儲器模塊。存儲器模塊經(jīng)配置以存儲數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包含關(guān)于各種對象和/或物質(zhì)的信息的庫。例如，所述庫包含例如各種物質(zhì)的拉曼光譜等信息。處理器110可經(jīng)由通信線128e上傳輸?shù)恼埱髲拇鎯卧?12檢索拉曼光譜。存儲單元112也可存儲設(shè)置、預(yù)定限值和分析儀100的其它配置信息，例如默認(rèn)掃描參數(shù)和操作設(shè)置。存儲單元112中也可包含其它存儲媒體，所述其它存儲媒體包含各種類型的可重寫和不可重寫磁性媒體、光學(xué)媒體和電子存儲器。
[0029]通信接口114包含無線發(fā)射器/接收器單元，所述單元經(jīng)配置以將信號從處理器110傳輸?shù)狡渌b置，并且從其它裝置接收信號且將接收到的信號傳送到處理器110。通常，例如通信接口 114準(zhǔn)許處理器110經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)和/或經(jīng)由到另一裝置的直接連接與包含其它掃描系統(tǒng)和/或計算機(jī)系統(tǒng)的其它裝置通信，所述無線網(wǎng)絡(luò)包含連接到網(wǎng)絡(luò)的多個裝置。處理器110可以建立到一個或多個裝置的安全連接(例如，加密連接)以確保信號可以僅通過批準(zhǔn)用于網(wǎng)絡(luò)上的裝置傳輸和接收。
[0030]處理器110與中心計算機(jī)系統(tǒng)通信以更新存儲在存儲單元112中的信息的數(shù)據(jù)庫。處理器110經(jīng)配置以周期性地聯(lián)系中心計算機(jī)系統(tǒng)以接收經(jīng)更新的數(shù)據(jù)庫信息。經(jīng)更新的數(shù)據(jù)庫信息可包含例如爆炸物質(zhì)和/或不是爆炸物的物質(zhì)的列表。處理器110也可與其它掃描系統(tǒng)通信以廣播例如何時檢測到特定物質(zhì)(例如爆炸物質(zhì))的提醒消息。
[0031]通常，分析儀100為便攜式分析儀。在所述狀況下，外殼131b具有手持式外觀尺寸，且作為手持式裝置，可用于廣泛多種應(yīng)用中。外殼131b為堅固的外殼，其在外殼131b被系統(tǒng)操作員丟棄或以其它方式經(jīng)受損傷的情況下保護(hù)分析儀100的各種組件免于破裂。為了確保外殼13 Ib為堅固的外殼，外殼包含減震插入件，所述減震插入件減小對分析儀100的組件施加的外力的強(qiáng)度。外殼131b也可包含減震外部墊(例如，由橡膠形成)，以緩沖在粗率的搬運期間產(chǎn)生的力。甚至在具有這些特征的情況下，分析儀100的總質(zhì)量可小于3kg。
[0032]為了進(jìn)行系統(tǒng)100的人體工程學(xué)操控，外殼131b可包含把手或抓握部分以允許系統(tǒng)操作員舒適地操縱系統(tǒng)。或者或另外，在一些實施例中，外殼131b可包含方便僅用單手來操縱分析儀100的輪廓。
[0033]現(xiàn)參看圖2，說明本發(fā)明的方法，所述方法可由分析儀100執(zhí)行。對爆炸材料進(jìn)行測試的物體140的一部分被來自光源102的照亮光136照亮(200)，所述光源處在處理器110的控制下。估計(210)物體140的溫度和溫度的增加速率。這可來自從分析儀100的紅外線溫度檢測器106b獲得的數(shù)據(jù)，或可被收集的拉曼光譜數(shù)據(jù)的分析代替，所述收集的拉曼光譜數(shù)據(jù)以已經(jīng)描述的方式對溫度改變(例如峰值寬度)作出響應(yīng)。如果溫度接近爆炸材料(220)的疑似著火溫度，那么可關(guān)閉(230)激光以避免使材料著火。如果并非這樣的情況，而是溫度以超出預(yù)定限值的速率迅速增加(236)或由溫度改變導(dǎo)致的拉曼光譜數(shù)據(jù)改變正以超出預(yù)定限值的速率改變(236)，那么減小照亮光的功率(240)。如果溫度或光譜數(shù)據(jù)不超出預(yù)定限值(236)，那么可生成或繼續(xù)生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，且對其進(jìn)行分析(250)。繼續(xù)過程(210至IJ250)，直到已收集足夠數(shù)據(jù)進(jìn)行分析為止，此時關(guān)閉光源102，且在顯示器108上呈現(xiàn)結(jié)果O
[0034]將了解在圖2中，如在其它實施例中，所說明的過程不一定按照所展示的次序。舉例來說，除關(guān)閉激光(230)之外的所有過程(210到250)可同時執(zhí)行。
[0035]在圖3的實施例中，如在圖2中照亮物體140的一部分。在此實施例中，拉曼光譜數(shù)據(jù)生成(200)基本上在開啟光源102之后立即開始。除了隨溫度改變的拉曼光譜數(shù)據(jù)(例如半高峰值寬度)的一個或多個特征的值和變化率可被用作溫度和溫度的變化率的指示之夕卜，過程(220a、230a)與圖2的(220、230)相同。然而，在拉曼光譜數(shù)據(jù)用于所述目的的圖3中的過程中的任何一個或全部中，來自紅外線檢測器106b的數(shù)據(jù)可替換使用拉曼光譜數(shù)據(jù)作為物體140的被照亮部分的溫度的值或變化率的指示。而且，在圖3的實施例中，如果變化率低于預(yù)定限值(330)，那么可增加照亮光功率(340)。增加照亮光功率可允許在較少時間收集足夠進(jìn)行分析的拉曼光譜數(shù)據(jù)。一旦已收集(350)足夠進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)，那么關(guān)閉光源102，完成分析(360)，且結(jié)果呈現(xiàn)在顯示器108上。如果尚未收集足夠數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(350)，那么可繼續(xù)過程(300到360)直到已收集足夠數(shù)據(jù)為止。在光譜數(shù)據(jù)指示溫度接近著火溫度的任意時刻，可關(guān)閉光源102，且產(chǎn)生操作員提醒(230a)。
[0036]不同自動著火溫度的實例包含:HMX(硝胺爆炸物)_279°C;三硝基甲苯(TNT、硝基芳香族爆炸物)-502 0C ;硝化纖維-180 0C ;硝化甘油-170 V ;無煙粉末-160 V。其它爆炸物的自動著火溫度在很多文獻(xiàn)中廣泛可用?？墒褂玫臏囟鹊淖兓实膶嵗蔀?0 °C /sec作為上升太快的閾值，且上升l°C/SeC作為可增加功率的指示。這些是參考數(shù)字，且在任一狀況下可使用較大或較小值。應(yīng)注意，爆炸物的自動著火隨著溫度和溫度速率兩者的增加而變，且還根據(jù)準(zhǔn)確公式發(fā)生變化，因此所有數(shù)字都是估算的。
[0037]上文已詳細(xì)地描述本發(fā)明的特定實施例。然而，將顯而易見所描述的實施例的變化和修改是可能的。舉例來說，如果在過程(230)或(230a)發(fā)現(xiàn)變化率超出第二預(yù)定限值，所述第二預(yù)定限值高于針對減小光源功率已經(jīng)提到的預(yù)定限值，那么也可關(guān)閉光源102。因此，本發(fā)明不受所描述的實施例限制。
【主權(quán)項】
1.一種檢測爆炸材料的方法，其包括: 用光照亮所述材料的至少一部分； 監(jiān)視所述被照亮部分的溫度； 響應(yīng)于所述監(jiān)視的溫度更改所述照亮光的功率或位置； 響應(yīng)于拉曼輻射生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，響應(yīng)于所述光從所述部分發(fā)射所述拉曼輻射； 基于所述拉曼光譜數(shù)據(jù)分析所述材料的組成，或?qū)Σ僮鲉T產(chǎn)生無法安全地分析所述材料的指示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中更改所述照亮光的所述功率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中如果所述監(jiān)視的溫度的值或改變低于預(yù)定限值，那么所述照亮光的所述功率增加。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中如果所述監(jiān)視的溫度的值或改變超出預(yù)定限值，那么所述照亮光的所述功率下降。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述照亮光包括激光。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過在不同持續(xù)時間內(nèi)使所述光循環(huán)開和關(guān)來更改所述照亮光的所述功率。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過更改所述照亮光的強(qiáng)度來更改所述照亮光的所述功率。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述被照亮部分的所述溫度的所述監(jiān)視包括分析熱紅外輻射的改變或變化率，所述熱紅外輻射的改變或變化率是由在所述部分由所述照亮引起的溫度改變導(dǎo)致。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述分析由在所述部分由所述照亮引起的溫度改變導(dǎo)致的所述拉曼光譜數(shù)據(jù)的變化率包括監(jiān)視所述拉曼光譜數(shù)據(jù)中的峰值寬度的變化率。10.一種用于檢測爆炸材料的分析儀，其包括: 光源，其用以用光照亮所述材料的至少一部分； 檢測器，其用以檢測響應(yīng)于所述光而發(fā)射的拉曼輻射； 處理器，其進(jìn)行以下操作: 響應(yīng)于拉曼輻射生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，響應(yīng)于所述光從所述部分發(fā)射所述拉曼輻射； 監(jiān)視所述被照亮部分處的溫度； 響應(yīng)于所述監(jiān)視的溫度更改所述部分上的所述照亮光的功率或位置；以及基于所述拉曼光譜數(shù)據(jù)分析所述材料的組成，或?qū)Σ僮鲉T產(chǎn)生無法安全地分析所述材料的指示。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中如果所述監(jiān)視的溫度的值或變化率在預(yù)定限值內(nèi)，那么所述處理器增加所述照亮光的所述功率。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中如果所述監(jiān)視的溫度的值或變化率超出預(yù)定限值，那么所述處理器降低所述照亮光的所述功率。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中所述光源包括激光。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中所述處理器更改所述照亮光的所述功率。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析儀，其中所述處理器通過在不同持續(xù)時間內(nèi)使所述光循環(huán)開和關(guān)來更改所述照亮光的所述功率。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析儀，其中所述處理器通過更改所述照亮光的強(qiáng)度來更改所述照亮光的所述功率。17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中所述處理器監(jiān)視所述被照亮部分的所述溫度包括所述處理器分析熱紅外輻射的改變或變化率，所述熱紅外輻射的改變或變化率是由在所述部分由所述照亮弓丨起的溫度改變導(dǎo)致。18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析儀，其中所述由所述處理器分析所述拉曼光譜數(shù)據(jù)的所述變化率包括監(jiān)視所述拉曼光譜數(shù)據(jù)中的峰值寬度的變化率。19.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其攜有呈非暫時性形式的計算機(jī)程序，其中所述程序在被載入到可編程處理器中時執(zhí)行如下方法，所述可編程處理器控制用于照亮材料的光源和用以檢測響應(yīng)于照亮光而發(fā)射的拉曼輻射的檢測器: 用光照亮所述材料的至少一部分； 響應(yīng)于拉曼輻射生成拉曼光譜數(shù)據(jù)，響應(yīng)于所述光從所述部分發(fā)射所述拉曼輻射； 監(jiān)視所述被照亮部分處的溫度； 響應(yīng)于所述溫度更改所述部分上的所述照亮光的功率或位置；以及 基于所述拉曼光譜數(shù)據(jù)分析所述材料的組成，或?qū)Σ僮鲉T產(chǎn)生無法安全地分析所述材料的指示。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述監(jiān)視所述被照亮部分的所述溫度包括分析熱紅外輻射的改變或變化率，所述熱紅外輻射的改變或變化率是由在所述部分由所述照亮引起的溫度改變導(dǎo)致。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中如果所述監(jiān)視的溫度的值或變化率在預(yù)定限值內(nèi)，那么所述計算機(jī)程序增加所述照亮光的所述功率。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計算機(jī)程序在增加所述照亮光的所述功率之前確定所述拉曼光譜數(shù)據(jù)不足以進(jìn)行分析所述材料的所述組成。
【文檔編號】G01N21/65GK105829872SQ201480069270
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月10日
【發(fā)明人】C·M·加德納, M·布爾卡
【申請人】賽默科技便攜式分析儀器有限公司