флуоресцентно-нормированный способ беспробоотборного мониторинга биологического аэрозоля

Формула изобретения

Флуоресцентно-нормированный способ беспробоотборного мониторинга аэрозоля белоксодержащих веществ, основанный на зондировании пространства импульсным когерентным излучением в ультрафиолетовой области и регистрации спектрального хода интенсивности флуоресценции аэрозоля, заключающийся в том, что возбуждение флуоресценции аэрозоля осуществляют на нескольких линиях генерации когерентного излучения, а идентификацию аэрозоля белоксодержащих веществ осуществляют по величинам нормированных интенсивностей спектральных линий флуоресценции аэрозоля по отношению к интенсивностям этих спектральных линий при длине волны возбуждения 284 нм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследований или анализа веществ с помощью оптических средств, а именно к разработке беспробоотборного способа мониторинга аэрозоля белоксодержащих веществ (БВ) в атмосфере путем регистрации интенсивности флуоресценции молекул белка в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, и может быть использовано при ведении дистанционного биологического мониторинга местности (БММ).

Основной задачей БММ является получение данных о факте и координатах биологического загрязнения приземного слоя атмосферы и местности для своевременного и целенаправленного проведения комплекса мероприятий по защите от воздействия БВ. Известны способы обнаружения БВ, основанные на регистрации интенсивности флуоресценции белоксодержащих веществ под действием УФ-излучения [1]. Для дистанционного обнаружения БВ в атмосфере флуоресцентным методом осуществляют зондирование пространства импульсным когерентным излучением в УФ-области на длинах волн в интервале 320 390 нм [2].

В качестве прототипа заявляемому способу можно принять способ, реализованный в флуоресцентном лидаре [2], предназначенном для определения природы атмосферного аэрозоля по спектру люминесценции, в котором решение о наличии БВ в поле зрения локационной системы принимают по наличию эхо-сигнала на характеристических для флуоресценции молекул белка частотах. Однако этот способ применительно к БММ имеет низкую специфичность обнаружения БВ за счет совпадения спектральных линий флуоресценции различных БВ, помеховых примесей и атмосферного фона.

На фиг.1 представлены экспериментальные данные зависимости интенсивности флуоресценции белоксодержащих веществ при возбуждении длинами волн от 200 до 310 нм. Из представленных данных видно, что спектральный ход интенсивности флуоресценции белоксодержащих веществ имеет специфические максимумы на длинах волн возбуждения 235 нм и 280 нм.

Флуоресцирующие мешающие примеси, как показано на фиг.2, также имеют максимумы интенсивности флуоресценции на длинах волн: пыль - 240 нм и 293 нм; вещества типа Vx - 240 нм и 300 нм; продукты горения дымообразующих смесей на основе антрацена (АД) - 230 нм и 295 нм.

Заявляемый беспробоотборный способ мониторинга биологического аэрозоля существенно улучшает специфичность за счет исключения влияния искусственных и естественных примесей атмосферы на факт обнаружения аэрозоля БВ, и тем самым значительно повысить достоверность выявления биологической обстановки.

Экспериментально установлено, что можно исключить влияние искусственных и естественных примесей атмосферы и, следовательно, повысить специфичность дистанционного обнаружения БВ путем селективной оценки нормированных величин интенсивностей флуоресценции белоксодержащих веществ и помеховых примесей на различных длинах волн возбуждения в пределах спектрального хода флуоресценции по отношению к интенсивности на длине волны 284 нм.

На фиг.3 показан спектральный ход нормированных величин интенсивности флуоресценции в диапазоне длин волн возбуждения 260 300 нм. Представленные спектральные зависимости имеют существенную особенность: значения нормированных интенсивностей флуоресценции помеховых примесей в области 285-300 нм больше 1, в то время как у белоксодержащих веществ - меньше 1. Следовательно, решение о наличии или отсутствии БВ в поле зрения локационной системы может быть принято по величине нормированной интенсивности флуоресценции по отношению к интенсивности на длине волны возбуждения 284 нм.

Поставленная задача решается тем, что в флуоресцентно-нормированном способе беспробоотборного мониторинга БВ, включающем зондирование пространства импульсным когерентным излучением в УФ-области и регистрацию спектрального хода интенсивности флуоресценции белоксодержащих веществ согласно предлагаемому решению, дополнительно осуществляют селективную оценку нормированных величин интенсивностей флуоресценции белоксодержащих веществ и помеховых примесей на различных длинах волн возбуждения в пределах спектрального хода флуоресценции по отношению к интенсивности на длине волны 284 нм.

Для технической реализации способа повышения специфичности обнаружения БВ необходимо использовать два излучателя с линиями генерации на длинах волн в интервалах 284+10 нм и 300+10 нм. Применение во флуоресцентном лидаре дополнительного излучателя существенно уменьшает или исключает влияние помеховых примесей на специфичность дистанционного обнаружения аэрозоля БВ в открытой атмосфере.

В качестве варианта используемых излучателей могут быть выбраны, например, эксимерные лазеры: ХеВг с генерацией на линии 281,8 нм и XeCl с генерацией на линии 308,0 нм. В качестве приемной системы может быть использован оптический многоканальный анализатор в УФ-области спектра.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурштейн Э.А. Люминесценция белков. // В сб. Итоги науки и техники. Молекулярная биология. Физические методы в молекулярной биологии. 1973. Т.3. С.85-126.

2. Борейшо А.С., Коняев М.А. и др. Мобильные многоволновые лазерные комплексы // Квантовая электроника. 2005. Т. 35, № 12. С.1-12].