Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск

Лазерный флуориметр на безопасной для глаз длине волны для неконтактного контроля экологического состояния объектов природной среды

https://doi.org/10.24108/0518.0001398

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время актуальной является задача экологического мониторинга природной среды.

Наиболее эффективными для неконтактного и дистанционного экологического контроля природной среды являются лазерные методы. Среди лазерных методов мониторинга большой интерес представляют лазерные флуоресцентные методы.

На сегодняшний день разработана лазерная флуоресцентная аппаратура для контроля экологического состояния различных объектов природной среды. Лазерная флуоресцентная аппаратура использует для возбуждения лазерно-индуцированной флуоресценции разные источники излучения в спектральном диапазоне от 226 до 635 нм.

Однако, с точки зрения создания перспективной лазерной флуоресцентной аппаратуры для неконтактного экологического мониторинга природной среды, аппаратура должна быть многофункциональной и использовать для возбуждения флуоресценции безопасную для зрения длину волны излучения.

Представляется перспективным использование длину волны возбуждения флуоресценции 355 нм (третью гармонику YAG:Nd лазера). Эта длина волны является безопасной для зрения и может быть использована для контроля экологического состояния большого круга объектов природной среды.

В работе проведен анализ возможностей неконтактного лазерного флуоресцентного мониторинга экологического состояния объектов природной среды с использованием безопасной для глаз длины волны возбуждения флуоресценции 355 нм.

Описан макет лазерного флуориметра и приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции природных объектов.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что неконтактный лазерный флуориметр на безопасной для глаз длине волны возбуждения флуоресценции 355 нм потенциально позволяет контролировать экологическое состояние большого круга объектов природной среды.

В качестве контролируемых параметров могут быть использованы интенсивности флуоресценции в определенных спектральных интервалах (например, в спектральном интервале ~ 425 – 450 нм) и форма спектра флуоресценции растительности (в спектральном интервале 670 - 750 нм).

Об авторах

М. Л. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Белов Михаил Леонидович

кафедра РЛ2, профессор,6214-0799



Ю. В. Федотов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Федотов Юрий Викторович

кафедра РЛ2, доцент, 5104-7350



Д. А. Кравцов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Кравцов Денис Александрович

кафедра РЛ2



В. А. Городничев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Городничев Виктор Александрович

кафедра РЛ5, зав. каф., 8460-3126



Список литературы

1. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2016 год. М.: Росгидромет, 2017. 218 с.

2. Загрязнение морей и океанов. Режим доступа: http://ours-nature.ru/lib/b/book/3124031868/27 (дата обращения 15.06.2018).

3. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. 2-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 270 с.

4. Utkin A.B., Lavrov A.V., Vilar R., Babichenko S., Shchemelyov S., Sobolev I., Bastos L., Deurloo R.A., Palenzuela J.T., Yarovenko N.V., Cruz I. Optical methods for water pollution monitoring. Режим доступа: http://www.cieo.pt/discussionpapers/8/article10.pdf (дата обращения 15.06.2018).

5. Marine pollution: new research / Ed. by T.N. Hofer. N.Y.: Nova Science Publ., 2008. 448 p.

6. Measures R.M. Laser remote sensing: Fundamentals and applications. Malabar: Krieger Publ. Co., 1992. 510 р.

7. Tetsuo Fukuchi, Tatsuo Shiina. Industrial applications of laser remote sensing. Sharjah: Bentham Science Publ., 2012. 201 p. DOI: 10.2174/97816080534071120101

8. Vasilescu J., Marmureanu L., Carstea E., Cristescu C.P. Oil spills detection from fluorescence LIDAR measurements // U.P.B. Sci. Bull. Ser. A. 2010. Vol. 72. No. 2. Pp. 149-154.

9. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико-химические и биологические методы / М.Н. Саксонов, А.Д. Абалаков, Л.В. Данько. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2005. 114 с.

10. Матросова О.А. Методы контроля нефтяных загрязнений земной поверхности, основанные на явлении лазерно-индуцированной флуоресценции: дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 178 с.

11. Pashayev A., Tagiyev B., Allahverdiyev K., Musayev A., Sadikhov I. LIDAR for remote sensing of contaminations on water and earth surfaces taking place during oil-gas production // Proc. of the Soc. of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2015. Vol. 9810. Pp. 981018-1 - P. 981018-7. DOI: 10.1117/12.2225219

12. Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Метод обнаружения нефтяных загрязнений на земной поверхности, основанный на регистрации флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т.26. № 3. С. 208-212.

13. Jian Yang, Wei Gong, Shuo Shi, Lin Du, Jia Sun, Sha-lei Song. Laser-induced fluorescence characteristics of vegetation by a new excitation wavelength // Spectroscopy Letters. 2016. Vol. 49. No. 4. Pp. 263–267. DOI: 10.1080/00387010.2016.1138311

14. Ciuciu G.J., Secrieru D., Pavelescu G., Savastru D., Nicolae D., Talianu C., Nemuc A. Investigation of seawater pollution on the Black Sea Romanian coast // Proc. of the Soc. of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2006. Vol. 6522. Pp. 65221D-1 - 65221D-6. DOI: 10.1117/12.723173

15. Федотов Ю.В., Булло О.А., Белов М.Л., Болвачев В.В., Городничев В.А. Экспериментальное исследование лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений для стрессовых состояний, вызванных механическим повреждением корневой системы // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 12. С. 534-549. DOI: 10.7463/1214.0739882

16. Афонасенко А.В., Иглакова А.Н., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Прокопьев В.Е. Лабораторные и лидарные измерения спектральных характеристик листьев березы в различные периоды вегетации // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 3. С. 237-243.

17. Palombi L., Lognoli D., Raimondi V. Fluorescence LIDAR remote sensing of oils: merging spectral and time-decay measurements // Proc. of the Soc. of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2013. Vol. 8887. Pp. 88870F-1 – 88870F-8. DOI: 10.1117/12.2030204

18. Hedimbi M., Shyam Singh, Kent A. Laser induced fluorescence study on the growth of maize plants // Natural Science. 2012. Vol. 4. No. 6. Pp. 395-401. DOI: 10.4236/ns.2012.46054

19. Utkin A.B., Lavrov A., Vilar R. Evaluation of oil spills by laser induced fluorescence spectra // Proc. of the Soc. of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2011. Vol. 7994. Pp. 799415-1 - 799415-10. DOI: 10.1117/12.880750

20. ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. Введ. 2015-01-01. М.: Стандартинформ, 2013. 19 с.


Для цитирования:


Белов М.Л., Федотов Ю.В., Кравцов Д.А., Городничев В.А. Лазерный флуориметр на безопасной для глаз длине волны для неконтактного контроля экологического состояния объектов природной среды. Машиностроение и компьютерные технологии. 2018;(5):30-42. https://doi.org/10.24108/0518.0001398

For citation:


Belov M.L., Fedotov Y.V., Kravtsov D.A., Gorodnichev V.A. Eye-Safe Wavelength Laser Fluorimeter for Noncontact Monitoring the Ecological Condition of Objects in Natural Environment. Mechanical Engineering and Computer Science. 2018;(5):30-42. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/0518.0001398

Просмотров: 131


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)