【摘 要】
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2,4,6-三硝基甲苯（TNT）为恐怖分子进行恐袭的主要爆炸物,其对人民生命财产安全构成巨大威胁,因此对TNT检测具有重要意义。光纤荧光传感器由于具有结构简单、性能稳定且响应迅速等优势,在爆炸物检测中应用广泛。光纤锥探针结构进一步增强了传感器的可移动性,比传统光纤结构更加适合现场爆炸物快速检测。因此,本文提出一种光纤锥荧光探针痕量TNT检测方法,主要内容如下:（1）光纤锥荧光探针爆炸物检测方案及原
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2,4,6-三硝基甲苯（TNT）为恐怖分子进行恐袭的主要爆炸物,其对人民生命财产安全构成巨大威胁,因此对TNT检测具有重要意义。光纤荧光传感器由于具有结构简单、性能稳定且响应迅速等优势,在爆炸物检测中应用广泛。光纤锥探针结构进一步增强了传感器的可移动性,比传统光纤结构更加适合现场爆炸物快速检测。因此,本文提出一种光纤锥荧光探针痕量TNT检测方法,主要内容如下:（1）光纤锥荧光探针爆炸物检测方案及原理。针对爆炸物现场检测要求的响应快、体积小、检测限低和选择性高,提出了一种光纤锥荧光探针爆炸物检测方案;分析了影响光纤锥荧光探针接收端荧光信号的因素。（2）光纤锥及光纤束结构设计。建立光纤锥模型,分析光纤锥结构对光线泄露的影响。仿真结果表明:锥形区长度为10 mm,小端芯径为360μm时,98%的光线能在光纤锥中稳定传输。建立光纤束与光纤锥耦合模型,分析光纤束型号与耦合距离对耦合效率的影响。仿真结果表明:光纤束的最佳荧光耦合效率为20.66%,与光纤锥耦合距离小于2 mm时,激发光耦合效率大于90%。（3）光纤锥荧光探针研制。采用腐蚀提拉法制作光纤锥结构,利用烯丙基四苯基乙烯（AL-TPE）配制荧光溶液,通过光聚合反应在光纤锥表面形成交联多孔荧光薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到薄膜表面具有孔洞结构,薄膜厚度约为185 nm,该结构有利于加速爆炸物气体与荧光分子相互作用。（4）光纤锥荧光探针性能测试。搭建实验系统,进行正交试验,探究光纤锥荧光探针结构与多孔剂对探针荧光强度与荧光猝灭效率的影响,测试结果表明:光纤锥荧光探针最佳组合为小端长度30 mm,小端芯径360μm,多孔剂100 mg。对光纤锥荧光探针传感器进行性能测试:25℃TNT饱和蒸气中,探针20 s荧光猝灭36%;TNT浓度在0-8 ppb范围内,探针灵敏度为0.17732/ppb,理论检出限为0.061 ppb;同一探针在5次重复实验后,荧光强度恢复到初始93%;当温度与相对湿度从10℃、30%变化到40℃、80%,荧光猝灭仅为8.4%;探针对TNT具有较高选择性。
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