[发明专利]检测硝基芳烃类爆炸物的传感头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别涉及一种检测硝基芳烃类爆炸物的传感 头。

背景技术

当前，国际恐怖主义活动日益猖狂，恐怖分子利用隐藏爆炸物进行讹 诈、劫持民航客机的事件时有发生，非法携带爆炸物的各种事件更是屡见不 鲜，例如2001年美国的911事件、20世纪80年代中期发生的空难(美国泛美航 空、环球航空公司、印度航空、法国联合航空运输公司等)，因此在机场、 码头、车站等地及时准确的将隐藏的爆炸物检测出来，已成为一项十分紧迫 和至关重要的任务。另外爆炸物的检测还可用于非金属地雷探测、环境质量 监测等领域。

爆炸物的检测技术可分为体探测技术和微痕量检测技术。爆炸物的体检 测技术是对爆炸物的整体外观进行探测的技术。主要有X射线、中子分析以 及核四极矩共振等技术。但是上述方法存在价格昂贵、灵敏度低、设备体积 大等缺点，因而在应用方面存在局限性。爆炸物的微痕量检测技术主要是对 爆炸物挥发出的蒸汽和对粘附于爆炸物容器表面以及任何接触过爆炸物的物 (包括人体)表面所残留的微痕量爆炸物进行检测的技术。目前，可用于对微 痕量爆炸物进行检测的技术主要是各种波谱技术、基于荧光猝灭原理的传感 技术以及生物传感技术等。波谱检测方法主要有气相色谱法(GC)、质谱法 (MS)和离子迁移法(IMS)等。目前，这些微痕量检测技术都还处在不断探索 和发展中。就开发前景而言，荧光猝灭爆炸物传感器具有检测速度快、检测 灵敏度高、稳定性好、传感器成本低、体积小、操作简便等优点，被认为是 目前爆炸物痕量检测、探测方面最好的技术之一。

荧光爆炸物传感器基于荧光猝灭原理，TNT等硝基芳烃类爆炸物对一些 荧光物质具有猝灭作用，从而使其光强度减弱和荧光寿命降低。荧光强度和 荧光寿命与TNT等硝基芳烃类爆炸物的浓度之间满足线性关系，通过检测荧 光强度或者荧光寿命就可以间接的探测TNT等爆炸物的浓度。

目前的传感头主要有以下几种：

(1)含有敏感材料的薄膜，这种传感头是将敏感材料涂覆于某种基底 上，然后用激发光打到基底上，再用探测器接收产生的荧光。但是这种方法 接受的荧光光强较弱，易受外界光的干扰；

(2)含有敏感材料的石英光纤端面，这种传感头是将敏感材料涂覆于石 英光纤端面上，但是需要复杂的光学系统接收光；

(3)直接将敏感材料涂到石英光纤的侧面，但是这种传感头接收到的荧 光信号很少，不利于探测。用以上的石英光纤做传感头的缺点是普通的石英 光纤纤芯较细，与光源的耦合效率低；传感头的形状比较单一，会影响到传 感的灵敏度；另外石英光纤易碎，可操作性差。

发明内容

本发明是针对现有传感头易受外界干扰、易坏可操作性差的问题，提出 了一种检测硝基芳烃类爆炸物的传感头及其制备方法，该传感头应具有高灵 敏度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低廉的特点。

本发明的技术方案为：一种检测硝基芳烃类爆炸物的传感头，由塑料光 纤制成的，传感头的头部为被剥去护套的U形光纤，U形光纤的外壁上涂覆 有敏感材料。

所述的塑料光纤为聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤，所述的敏感材料是含有 荧光物质的溶胶-凝胶。

一种检测硝基芳烃类爆炸物的传感头的制备方法，制备方法包括如下步 骤：

1)将塑料光纤用刀片将中间部分剥去约3厘米长的护套，然后将剥去护套 的光纤用酒精棉球擦干净，将剥去护套的光纤弯成U形；

2)配制溶胶-凝胶溶液：将体积比为1：3：1：0.55的正硅酸四乙酯、甲基 三乙氧基硅烷、酒精、0.03mol/l的盐酸水溶液依次倒入烧瓶中配成溶液， 然后将荧光物质MEH-PPV加入溶液中；使MEH-PPV在溶液中的浓度为 2mg/ml，将配好的溶液在50℃水浴条件下搅拌6小时即得到透明的含敏感 材料溶胶-凝胶溶液；

3)将步骤1)中制备好的U形传感头插入配制好的溶胶-凝胶溶液中，用提 拉法涂上一定厚度的敏感材料，在室温凉干即可。

本发明的有益效果在于：本发明检测硝基芳烃类爆炸物的传感头及其制 备方法，解决了目前荧光爆炸物传感器易受外界光的干扰，易坏可操作性差 的问题，具有高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低廉的特 点。

附图说明

图1是本发明检测硝基芳烃类爆炸物的传感头结构示意图。