nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2021-5-4-339-352jmvejknbsprot-89Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОТ ХИМИЧЕСКОГО ТЕРРОРИЗМАCHEMICAL SECURITY AND PROTECTION AGAINST CHEMICAL TERRORISMПерспективы создания отечественных пробоотборных систем контроля загрязненности воздушной среды, функционирующих на основе метода Фурье-спектроскопииProspects for the Creation of Domestic Sampling Systems for Monitoring Air Pollution, Operating on the Basis of the Fourier Transform Infrared Spectroscopy MethodИноземцевВ. А.InozemcevV. A.

Иноземцев Валерий Александрович. Начальник института, д-р воен. наук.

412918, Саратовская обл., г. Вольск-18, ул. Краснознаменная, д. 1

Valery Alexandrovich Inozemcev. Head of the Institute. Doctor of Military Sciences.

1, Krasnoznamennaуа Street, Volsk-18, Saratov Region 412918

33cnii-ito@mil.ruЕфимовИ. Н.EfimovI. N.

Ефимов Игорь Николаевич. Начальник отдела, канд. техн. наук

412918, Саратовская обл., г. Вольск-18, ул. Краснознаменная, д. 1

Igor Nikolaevich Efimov. Head of the Department. Candidate of Technical Sciences

1, Krasnoznamennaуа Street, Volsk-18, Saratov Region 412918

33cnii-ito@mil.ruПозвонковА. А.PozvonkovA. A.

Позвонков Андрей Александрович. Заместитель начальника отдела, канд. техн. наук

412918, Саратовская обл., г. Вольск-18, ул. Краснознаменная, д. 1

Andrey Aleksandrovich Pozvonkov. Deputy Head of the Department. Candidate of Technical Sciences. 

1, Krasnoznamennaуа Street, Volsk-18, Saratov Region 412918

33cnii-ito@mil.ruКолбиневС. С.KolbinevS. S.

Колбинев Сергей Сергеевич. Научный сотрудник.

412918, Саратовская обл., г. Вольск-18, ул. Краснознаменная, д. 1

Sergey Sergeevich Kolbinev. Researcher.

1, Krasnoznamennaуа Street, Volsk-18, Saratov Region 412918

33cnii-ito@mil.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Establishment «33 Central Scientific Research Test Insti-tute» of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian Federation20210706202354339352Copyright © Иноземцев В.А., Ефимов И.Н., Позвонков А.А., Колбинев С.С., 20232023Иноземцев В.А., Ефимов И.Н., Позвонков А.А., Колбинев С.С.Inozemcev V.A., Efimov I.N., Pozvonkov A.A., Kolbinev S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/89

Одним из лимитирующих факторов применения дистанционных газосигнализаторов пассивного типа, существенно ограничивающим возможности метода инфракрасной Фурье-спектроскопии, является наличие атмосферы между объектом индикации и измерительной аппаратурой. Данной проблемы можно избежать при конструировании пробоотборных технических средств химической разведки и контроля. Цель работы – оценка перспектив разработки на отечественной элементной базе пробоотборных технических средств химического контроля – газосигнализаторов, функционирующих на основе метода Фурье-спектроскопии. В качестве прототипов предполагаемого технического средства рассматривались переносные приборы с конструктивом «all-in-one» (все-в-одном), т.е. позволяющие произвести обнаружение и идентификацию загрязняющих веществ в месте применения, без дополнительной пробообработки и анализа объекта индикации. Проведенное обоснование технического облика перспективных пробоотборных технических средств для экспресс-мониторинга зараженности воздушной среды позволило предложить принципиальную оптическую схему базового блока предполагаемого технического средства, в котором излучение от инфракрасного излучателя (глобара), оснащенного проекционной оптикой, попадает внутрь многопроходовой газовой кюветы, через которую подается объект индикации. Пройдя заданное число переотражений, излучение выходит из кюветы и попадает на интерферометр. После модуляции в интерферометре излучение через интерференционный светофильтр распределяется на двух фотоприемных устройствах. Прогнозируемая чувствительность предполагаемого технического средства по парам токсичных химических веществ (10-4–10-5мг/л). Предопределяет возможность его использования в качестве портативного средства экспресс-газоанализа в составе мобильных диагностических групп и передвижных комплексов контроля РХБ заражения.

One of the limiting factors in the use of remote gas detectors, which significantly limits the possibilities of the Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy method, is the presence of an atmosphere between the indication object and the measuring equipment. This problem can be avoided when designing sampling technical means of chemical reconnaissance and control. The aim of this work is to assess the prospects for the development, on the domestic element base, of sampling technical means of chemical control – gas detectors, operating on the basis of the FTIR spectroscopy. Portable devices with an «all-in-one» design were considered as prototypes. They allow to detect and identify pollutants directly at the place of application, without additional sample preparation and analysis of the indication object. The substantiation of the technical design of promising sampling technical means for the express monitoring of air contamination made it possible to propose a basic optical scheme of the base unit of the proposed technical means, in which radiation from an infrared emitter, equipped with projection optics, enters a multi-pass gas cuvette. After passing a given number of rereflections, the radiation leaves the cell and enters the interferometer. After modulation in the interferometer, the radiation is distributed through an interference light filter to two photodetectors. The predicted sensitivity of the proposed technical tool for vapors of toxic chemicals (10-4–10-5mg/ liter) predetermines the possibility of its use as a portable tool for express gas analysis as part of mobile diagnostic teams and mobile complexes for monitoring NBC contamination.

мониторинг газовой средыобъект индикациипробоотборное техническое средствоспектральные свойства веществфизиологически активное веществоФурье-спектроскопияхимическая разведка и контрольmonitoring of a gas environmentindication objectsampling technical meansspectral properties of substancesphysiologically active substanceFourier spectroscopychemical reconnaissance and controlReferencesChemical and Biological Defense Program. Defense-Wide Justification Book Volume 4 of 5. Research, Development, Test & Evalition. Department of Defense. Fiscal Year (FY) 2020 Budget Estimates / comproller.defense.gov. 2019. URL: https://comproller.defense.govRDTE_Vol4_CBDP_RDTE_PB20_Justification_Book (дата обращения: 05.06.2020).Chemical and Biological Defense Program. Defense-Wide Justification Book Volume 4 of 5. Research, Development, Test & Evalition. Department of Defense. Fiscal Year (FY) 2020 Budget Estimates / comproller.defense.gov. 2019. URL: https://comproller.defense.govRDTE_Vol4_CBDP_RDTE_PB20_Justification_Book (дата обращения: 05.06.2020).Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении. ООН, 1993. 628 с.Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on Their Destruction. UN, 1993 (in Russian).Антипов Б.В., Ковтун В.А., Новичков С.В. Распространение оружия массового поражения – угроза безопасности государства. Химическое оружие / Военная мысль. 2018. URL: http://vm.ric.mil.ru/Stati/item/117157. (дата обращения: 06.06.2020).Antipov B.V., Kovtun V.A., Novikov S.V. Proliferation of weapons of mass destruction-a threat to the security of the state. Chemical weapons / Military thought. 2018. URL: http://vm.ric.mil.ru/Stati/item/117157. (date of request 06.06.2020) (in Russian).Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии. 2-е изд., испр. и доп. М.: Наука, 2014 г. 456 с.Morozov A.N., Svetlichny S.I. Fundamentals of Fourier Spectroradiometry. 2nd ed., Rev. and add. Moscow: Nauka, 2014. 456 p. (in Russian).Зуев В.Е. Перенос оптических сигналов в земной атмосфере в условиях помех. М.: Сов. Радио, 1977. 368 с.Zuev V.E. The transfer of optical signals in the earth's atmosphere under interference conditions. Moscow: Sov. Radio, 1977. 368 p. (in Russian).Патент РФ, №2020127726 (2021).Patent RF, No. 2020127726 (2021) (in Russian).Патент РФ, №2020123628 (2020).Patent RF, No. 2020123628 (2020) (in Russian).Great Britain patent № 2472908 (2010).Great Britain patent № 2472908 (2010).Great Britain patent № 2018078 (2017).Great Britain patent № 2018078 (2017).Germany patent № 2309250 (2010) (in English).Germany patent № 2309250 (2010) (in English).US Patent № 8785857 (2011).US Patent № 8785857 (2011).Japan Patent № PCT/JP15/005691 (2011) (in English).Japan Patent № PCT/JP15/005691 (2011) (in English).Сильверстейн Р., Басслер Г., Морил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений / Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 1590 с.Silverstein R., Bassler G., Moril T. Spectrometric identification of organic compounds. Moscow: Mir, 1977. 1590 p. (in Russian).Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. М.: Радио и связь, 1987. 296 с.Aksenenko M.D., Baranochnikov M.L. Optical radiation receivers. Reference book. Moscow: Radio and Communication, 1987. 296 p. (in Russian).Martyniuk P., Rogalski A. Comparison of performance of quantum dot and other types of infrared fotodetectors // SPIE Proc. 2008. V. 6940. P. 694004-1…10Martyniuk P., Rogalski A. Comparison of performance of quantum dot and other types of infrared fotodetectors // SPIE Proc. 2008. V. 6940. P. 694004-1…10Фотоприемники видимого и ИК-диапазонов / Под ред. Киеса Р.Дж. М.: Радио и связь, 1985. 153 с.Photodetectors of the visible and IR ranges / Ed. Kiesa R.J. Moscow: Radio and Communication, 1985. 153 p. (in Russian).Ларцев И.Ю., Никитин М.С., Чеканова Г.Ф. Фотоэлектрические параметры КРТ фоторезисторов с термоэлектрическим охлаждением // Прикл. физика. 2003. № 4. С. 80–86.Lartsev I.Yu., Nikitin M.S., Chekanova G.F. Photovoltaic parameters of KRT photoresistors with thermoelectric cooling // Appl. Physics. 2003. № 4. P. 80–86. (in Russian).Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Современные проблемы инфракрасной техники: Методическое пособие. М.: МИИГАиК, 2011. 84 с.Tarasov V.V., Yakushenkov Yu.G. Modern problems of infrared technology: a methodological guide. Moscow: MIIGAiK, 2011. 84 p. (in Russian).Herriott D.R., Kogelnik H.J. Folded optical delay lines // Appl. Opt. 1965. V. 4. P. 883–889.Herriott D.R., Kogelnik H.J. Folded optical delay lines // Appl. Opt. 1965. V. 4. P. 883–889.Herriott D.R., Herriott D.R., Komphner R. Off-axis paths in spherical mirrors interferometers // Appl. Opt. 2004. V. 3. P. 523–526.Herriott D.R., Herriott D.R., Komphner R. Off-axis paths in spherical mirrors interferometers // Appl. Opt. 2004. V. 3. P. 523–526.Скворцов Л.А. Применение квантово-каскадных лазеров: состояние и перспективы. М.: Техносфера, 2020. 270 с.Skvortsov L.A. Application of quantum cascade lasers: state and prospects. Moscow: Technosphere, 2020. 270 p. (in Russian).US Patent № 9983126 B2 (2018).US Patent № 9983126 B2 (2018).Белл Р.Дж. Введение в фурье-спектроскопию. Изд. 2-е, дополн.: пер с англ. М.: Мир, 2012. 382 с.Bell R.J. Introduction to Fourier spectroscopy. 2nd ed., supplement.: transl. from English. Moscow: Mir, 2012. 382 p. (in Russian).Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии / Под ред. Васильева Г.К. Институт энергетических проблем химической физики РАН. М.: Наука, 2006. 275 с.Morozov A.N., Svetlichny S.I. Fundamentals of Fourier Spectroradiometry / Ed. Vasiliev G.K. Institute of Energy Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences. Moscow: «Science», 2006. 275 p. (in Russian).Патент РФ, № 2010113084/28 (2011).Patent RF, No. 2010113084/28 (2011).Патент РФ, № 2011144491/28 (2013).Patent RF, No. 2011144491/28 (2013).Cвид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ РФ, № 2014661428 (2014).Certificate of State registration of computer program RF, No. 2014661428 (2014).Позвонков А.А, Бойко А.Ю. Научно-технические пути совершенствования обработки спектральной информации при определении порогов срабатывания технических средств химической разведки дистанционного действия // Актуальные вопросы теории и практики РХБ защиты: Реферативный сборник. Вольск-18, 2014. С. 34.Pozvonkov A.A., Boyko A.Yu. Scientific and technical ways of improving the processing of spectral information in identification the thresholds of operation of chemical reconnaissance apparatus of remote action // Actual issues of the theory and practice of RCHB protection. Collection of referats. Volsk-18, 2014. P. 34. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.