Block MEMS/Engineering开发基于傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪和量子级联激光器(qcl)的中红外光谱系统。这使得高速中红外光谱的气体和表面污染物的各种军事和商业应用。Block Engineering自1956年以来一直在开发中红外光谱产品，实际上是快速扫描傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪的鼻祖。
被动气体检测的FTIR系统
高灵敏度的气体和表面污染物(液体和固体)的化学检测很容易实现使用中红外光谱。光谱的中红外部分大致跨度为≈2.5 ~ 14mm，并且中红外光谱直接探测分子的旋转和振动模式。吸收光谱丰富，吸收谱线强，具有高特异性和高灵敏度，
图1绘制了化学试剂VX和HD(硫芥)以及炸药TNT(三硝基甲苯)的中红外光谱。这表明，化学物质的中红外光谱具有丰富的吸收谱线，可以进行高度特异性的化学鉴定。还要注意，吸收线可能非常强。例如，VX和TNT都有吸收线，其吸收深度(强度以1/e的倍数下降)只有~3um。强吸收线使检测灵敏度高。
图1
中红外的两个主要大气传输窗口称为中波红外(MWIR)和长波红外(LWIR)。这些如图2a所示，大致分别在≈3 – 5um和≈8 – 14um之间扩展。在MWIR中有一个较强的CO2吸收带，波长为4.3um。以波长为6.3um为中心的较宽的H2O吸收带将MWIR与LWIR分开。图2a绘制了使用L atm=-R/ ln(Tatm)的有效大气吸收长度，其中Tatm 是在海平面R = 10米的水平路径上，H2O分压为7.75×10-3 atm时，使用HITRAN计算的大气透射率。严格地说，由于吸收的指数性质，用这种方法计算的有效吸收长度取决于R的选择。然而，发现R的变化对计算的吸收长度只有很小的影响。浅灰色曲线是高分辨率的计算结果，蓝色曲线是首先用5 cm-1带宽的顶帽剖面平滑透射率得到的。可以看出，LWIR波段非常透明，吸收长度可达~10 km。在以 = 6.3um为中心的H2O吸收带内，平滑吸收长度仅为10米左右。由于H2O吸收谱线可能非常强，因此必须小心避免它们，或者在足够宽的带宽上进行光谱平均。
图2
在大部分中红外波段，被动热背景大于太阳辐照度。图2b比较了太阳的光谱辐照度与黑体在300k时的热辐射。对于波长大于约5um的黑体，其辐射超过太阳辐照度。作为参考，计算出在LWIR大气窗口( 波长= 8 - 14mm)上的综合黑体发射为17.2 mW/cm2。
图3
FTIR光谱是一种常用的检测气体云的方法。有许多系统可以实现这种检测，它们可以根据是否使用单元件探测器或焦平面阵列(FPA)进行成像进行分类。在任何一种情况下，当要探测的云和背景之间存在温差时，就会观察到化学特征。温差越大，使用无源FTIR光谱仪观察到的云的光谱特征越大。在这种情况下，晴朗的天空通常提供优xiu的光谱特征，而地面背景将提供较弱的特征。
Block为被动气体检测构建紧凑坚固的FTIR系统。一种名为M90的系统多年来一直用于保护五角大楼。另一个系统称为PORTHOSTM(便携式危害观察系统)如图3所示。PORTHOS是一种电池供电的便携式FTIR，重约17磅。它包括一个用于观看现场的弱光相机。FTIR光谱仪可以配置为具有0.5或1.5度的视场(FOV)，并且光谱结果相对于内置的化学库进行分析。电池寿命约为4小时。该系统非常适合由第1响应者进行移动监视，并且安装在三脚架上的单元可用于持续检测。图3显示了一个示例场景，其中化工厂发生了一次意外泄漏。第1响应者在z远5公里的距离上观察云层，以确定其化学成分。
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