Том 30, номер 05, статья № 10

Аннотация:

Анализируются возможности лазерных технологий для разработки сенсорных элементов подводных роботов и последние разработки в области подводной робототехники, в которых методы лазерной спектроскопии применяются для мониторинга подводных сред. Представлен погружной модуль лазерного спектрометра, предназначенного для исследования спектров комбинационного рассеяния и лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ). Спектрометр разрабатывался как элемент сенсорики необитаемого телеуправляемого подводного аппарата, обеспечивающий возможности дистанционного обнаружения и измерения концентрации органических веществ, находящихся в морской воде и подводных объектах в различных формах. Описаны результаты натурных испытаний погружаемого спектрометра ЛИФ в различных морских акваториях, включая Арктику.

Ключевые слова:

лазерная спектроскопия, лазерная сенсорика, лазерная индуцированная флуоресценция, лазерная искровая спектроскопия, хлорофилл А, флуориметр, ТНПА

Список литературы:

1. Schill F., Zimmer U.R., Trumpf J. Visible spectrum optical communication and distance sensing for underwater applications // Proc. ACRA. 2004. P. 1–8.
2. Farr N., Bowen A., Ware J., Pontbriand C., Tivey M. An integrated, underwater optical/acoustic communications system // Oceans 2010 IEEE – Sydney, 24–27 May, 2010. P. 1–6.
3. Лазерные измерители Typhoon VMS [Электронный ресурс]. URL: http://seatronics-group.com/equipment-rental/diving-ndt/subsea-cameras/tritech-typhoon-vms/
4. Описание лазерного сканера [Электронный ресурс]. URL: http://www.2grobotics.com/products/underwater-laser-scanner-uls-100/
5. Описание оптического модема [Электронный ресурс]. URL: http: // www.ambalux.com / gdresources / media / AMB_1013_Brochure.pdf
6. Описание оптоакустического модема [Электронный ресурс]. URL: https://www.sonardyne.com/product/blue-comm-underwater-optical-communication-system/
7. Букин О.А., Прощенко Д.В., Букин И.О., Буров Д.В., Матецкий В.Т. Заявка на изобретение № 2015155813 (086110). 24.12.2015. «Способ лазерной подводной связи».
8. Букин О.А., Алексеев А.В., Ильин А.А., Голик С.С., Царев В.И., Бодин Н.С. Использование лазерной искровой спектроскопии с многоимпульсным возбуждением плазмы для мониторинга качества морской воды и состояния фитопланктона // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 1. С. 26–32.
9. Павлов А.Н., Бубновский А.Ю., Букин О.А., Салюк П.А., Голик С.С., Ильин А.А. Лазерные технологии исследования океана // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 10. С. 926–934.
10. Hahn D.W., Omenetto N. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), part II: Review of instrumental and methodological approaches to material analysis and applications to different fields // Appl. Spectrosc. 2012. V. 66, N 4. P. 347–419.
11. Maurice S., Wiens R.C., Saccoccio M., Barraclough B., Gasnault O., Forni O., Bernardin J. The ChemCam instrument suite on the Mars Science Laboratory (MSL) rover: Science objectives and mast unit description // Space Sci. Rev. 2012. V. 170, N 1–4. P. 95–166.
12. Meslin P.Y., Gasnault O., Forni O., Schröder S., Le Mouélic S. Soil diversity and hydration as observed by ChemCam at Gale Crater, Mars // Science. 2013. V. 341, N 6153. P. 1238670.
13. Букин О.А., Павлов А.Н., Сушилов Н.В., Эдуардов С.Л. Использование спектроскопии лазерной искры для анализа элементного состава водных сред // Ж. прикл. спектроскопии. 1990. Т. 52, № 5. C. 736–738.
14. Goueguel C., Singh J.P., McIntyre D.L., Jain J., Karamalidis A.K. Effect of sodium chloride concentration on elemental analysis of brines by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) // Appl. Spectrosc. 2014. V. 68, N 2. P. 213–221.
15. Goueguel C., McIntyre D.L., Singh J.P., Jain J., Karamalidis A.K. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) of a high-pressure CO₂–water mixture: Application to carbon sequestration // Appl. Spectrosc. 2014. V. 68, N 9. P. 997–1003.
16. Голик С.С., Букин О.А., Ильин А.А., Соколова Е.Б., Кульчин Ю.Н., Гальченко А.А. Определение пределов обнаружения элементов в воде методом фемтосекундной лазерно-искровой спектроскопии // Ж. прикл. спектроскопии. 2012. Т. 79, № 3. С. 488–492.
17. Ильин А.А., Букин О.А., Соколова Е.Б., Голик С.С. Сравнение пределов обнаружения элементов в фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. С. 438–440.
18. Thornton B., Takahashi T., Sato T., Sakka T., Tamura A., Matsumoto A., Nozaki T., Ohki T., Ohki K. Development of a deep-sea laser-induced breakdown spectrometer for in situ multi-element chemical analysis // Deep Sea Res., Part I. 2015. V. 95. P. 20–36.
19. Gereit F., Hauptmann P., Matz G., Mellert V., Reuter R. An ROV-based sensor system for maritime pollution control // Oceanology International 98 Conference: Proc. Brighton, Conf. 1998, March. V. 2. P. 55–68.
20. Brewer P.G., Malby G., Pasteris J., White S., Peltzer E., Wopenk B., Brown M. Development of a laser Raman spectrometer for deep-ocean science // Deep – Sea Res. 2004. V. 51. P. 739–753.
21. Sherman A.D., Walz P.M., Brewer P.G. Sea technology two generation of deep-ocean Raman in situ spectrometers // Sea Technol. 2007. N 2. P. 10–13.
22. Бауло Е.Н., Букин И.О., Дорошенко И.М., Майор А.Ю., Салюк П.А. Телеуправляемый подводный комплекс для исследования биооптических параметров морской воды // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 2. С. 262–265.
23. Салюк П.А., Майор А.Ю., Буланов В.А., Корсков И.В., Букин И.О., Буланов А.В., Ляхов Д.Г. Возможности дистанционного обнаружения повышенных концентраций метана в морской воде с использованием методов оптической спектроскопии на подводных телеуправляемых аппаратах // Подводные исследования и робототехника. 2011. V. 2, № 12. C. 43–50.
24. Бауло Е.Н., Букин И.О., Майор А.Ю., Салюк П.А. Разработка лазерных технологий для расширения возможностей подводных аппаратов обследовательского класса для работы в арктических условиях // Морские интеллектуальные технологии. 2013. Т. 1, № 13. С. 38–41.
25. Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Экспериментальные исследования спектров флуоресценции природных образований и нефтяных загрязнений // Наука и образование: научное издание. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. № 11. С. 1–13.
26. Букин О.А., Салюк П.А., Майор А.Ю., Павлов А.Н. Исследование процессов воспроизводства органического вещества клетками фитопланктона методом лазерной индуцированной флуоресценции // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 11. С. 976–983.
27. Салюк П.А. Корреляционные соотношения биооптических компонент спектров лазерной индуцированной флуоресценции морской воды: дис. канд. физ.-мат. наук. Владивосток, 2005. 116 с.
28. Ardyna M., Babin M., Gosselin M., Devred E., Rainville L., Tremblay J.-É. Recent Arctic Ocean sea ice loss triggers novel fall phytoplankton blooms // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41, N 17. P. 6207–6212.