摘要：本文综述了国内外化学战剂遥测的各种方法，介绍了不同方法的工作特性及适合场合。对各种方法存在的问题和化学战剂遥测技术的发展趋势进行了讨论，指出了在化学战剂监测领域中主被动结合是其主要的发展方向。
关键词：化学战剂 遥测 主动监测
中图分类号：TN216 文献标识a码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0019-01
生化战剂遥测技术面临的三个关键技术难题是：（1）由于生化战剂毒性大，浓度很低时就可以达到攻击效果，所以探测器的灵敏度是非常重要的一个参数；（2）由于生化战剂的种类繁多，在实际作战中通常会混合使用，单一的检测一种战剂不能起到全面预警的效果，所以在一个系统中同时检测多种生化战剂是关键；（3）非接触检测不但给防御提供了更长的时间，并且更安全，而用遥测代替采样必然带来大量的噪声信息，所以提高信噪比也是一个重要环节。
1 主要检测方法
1.1 声表面波法
声表面波是沿弹性表面传播的声波结构，其振幅随压电材料的不同而不同，指数也有不同的衰减。当气体的浓度不一样时，膜层的质量会发生改变，从而引起声表面波的改变。通过检测对应的声表面波频率，计算推导可以得出反应气体的浓度数据，从而判断化学战剂的浓度信息。普通的声表面波的灵敏度可以在1μg/m3左右，响应时间为秒级。联合使用的化学战剂检测器的原理是多个声表面波探测器的混合使用。其存在的主要缺点是需要采样，将战剂置于探测器上才能检测，属于接触式检测，不符合遥测的要求。
1.2 离子迁移谱法
离子迁移谱是将样品微粒经过半渗透膜去除杂质。然后进入反应管。在反应管中，样品被β射线电离，产生离子，在电场的作用下，离子飞出离子门。控在电场的作用下，离子沿电极的方向飞出，依赖于离子的质量、大小和电荷。不同物质的离子是不同性质的，所以，在同一电场下作用效果也不同。因此，整个飞出长度的工作时间也不同。通常其定量检测0.001μg/m3痕量气体分子，响应时间也是秒级的。其存在的主要缺点是需要对样品电离，属于接触式检测，不符合遥测的要求。
1.3 质谱分析法
质谱分析是一种物理方法，将试样中各部分电离后，形成不同的离子群，通过加速电场的作用，产生离子束，最终用质量分析器鉴别其浓度的量。在质量分析器中，利用电磁转换的特性，将它们的质谱图求出，从而求解浓度。再通过气体的质量反演化学战剂的种类及浓度信息。其存在的主要缺点是需要采样分析，并且常常与色谱[22]联用，属于接触式检测，不符合遥测的要求。
1.4 同位素中子光谱检测仪
中子光谱检测仪利用放射性元素作为中子源，分析化学战剂。中子与被测的元素产生反应，即核捕获。在发生捕获反应过程中，发出r射线。每种原子对应的射线特征是不同的，所以可以通过射线特性求解其浓度。这种检测仪的响应时间也是秒级的。其对烟雾剂的检测灵敏度最高，对含氯的化学战剂检测效果非常好，其次为含磷的化学战剂。这主要取决于他们的化学特性。其存在的主要缺点是检测范围主要是烟雾剂，对于非氯，磷的化学战剂没有什么效果。并且虽然无需采样但探测距离受到限制，不符合遥测的要求。
1.5 紫外激光器诱导荧光检测法
紫外激光器诱导荧光检测是用紫外光经狭缝照射样品，由消色差透镜及滤波器把对应的紫外光采集到CCD探测器上，对CCD探测器的图像而言，其中包含了样品的组分及浓度信息。当紫外光照射到有特殊的化学键或生物键的物质上时，会产生荧光效应。不同的物质在被照射时会产生不同波长的荧光从而有不同的荧光光谱；不同的浓度对荧光光谱的分布也有不同的影响。所以可以通过得到的荧光光谱反演待测战剂的种类及浓度。其存在的主要缺点是被检测物必须是对紫外光敏感的物质，能够激发出荧光的才能使用此种方法；并且产生的荧光是非常微弱的，不符合遥测的要求。
1.6 利用红外光谱的各种方法
大多是基于迈克尔逊干涉仪进行时间调制的，也有用Sagnac进行空间调制的。这种方法也是最基本的方法，通常在实验室中使用，对于气体探测时用气室作为容器，其探测精度可以做得很高；在遥测中也有应用，但目前只见到针对单一气体检测或分别检测多种气体的，还没有针对混合战剂定性定量的报道。被动式红外光谱检测：不主动发射红外激光，只接受被动的红外光信号，通过对接收的红外光谱信息进行分析，反演待测气溶胶中战剂种类及浓度。优点是被动探测，不易被发现，可以应用于遥测领域；缺点是受外界干扰大，对环境的适应能力差，需要有环境的模型才能较好实现判断；并且被动遥测的信号非常微弱，所以探测精度不高。其中通过对红外光谱成像仪采集到的图像进行图像处理来反演待测气溶胶中战剂种类及浓度的方法也是如此。其优点是应用范围广，可以遥测；缺点是在用于气溶胶的遥测中，不能简单采用漫反射模型，因为大气湍流等干扰的因素不能被忽略，模型的建立就至关重要，算法复杂，但精度相对较高，比较适合化学战剂遥测。
1.7 THz激光光谱探测法
THz激光光谱探测法是利用介于远红外与微波之间的光谱波段，其频率为1THz～300GHz。同样，基本原理也是将其通过待测样品，从而得到光谱图，然后对光谱进行分析可以反演待测战剂的种类及浓度信息。因为在此波段对绝大多数极性与非极性分子都有较高的探测精度，可以得到更为精确的光谱，但目前主要应用于分子鉴定、化学物质定性定量；由于水分在THz也有较强的吸收特性，并且其波段也不在大气传输窗口内，属于较新的领域，所以国内外还未见到有用于化学战剂遥测的相关报道；并且成本高昂，不采用此种方法。
2 结语
对于化学战剂的研究方法有很多，其中可以获取高精度测量结果的方法不适合野外工作，操作步骤繁琐；适合野外工作的主要以采用红外光的探测形式，包括特征吸收检测技术、光谱分析检测技术等。综上所述，化学战剂检测主要的发展方向是要将主被动探测形式相结合，同时，提高抗干扰能力。
参考文献
[1] 戴杰，丁擎全，王春勇，等.国外化学毒剂红外遥测系统的状态及发展方向[J].红外技术，2003，25（2）：46-52.
[2] 边归国.化学战剂的分析测试进展[J].分析测试技术与仪器，2004，10（2）：87-92.