Standoff detection of biological aerosols by UV-laser induced fluorescence

Abstract

Denne rapporten beskriver et eksperimentelt instrument som kalles biolidar og som er utviklet ved FFI i perioden 2005-2007. Biolidaren har som formål å oppdage aerosoler med biologisk innhold for å kunne gi tidlig oppdagelse av utslipp av biologiske stridsmidler. Biolidaren baseres på ultrafiolett laserindusert fluorescens hvor ultrafiolett laserlys benyttes til å indusere fluorescens i aerosoler. Det viser seg at aerosoler med biologisk innhold fluorescerer når de eksiteres på bestemte bølgelengder, for eksempel 355 nm, som er brukt i dette arbeidet, og at dette kan brukes for å skille dem fra andre aerosoler. Biolidaren ble bygget med kommersielt tilgjengelige komponenter og i den første utgaven som rapporteres her, er det også benyttet kommersielle dataprogrammer til for eksempel datainnhenting og styring av instrumentene. I utviklingen av biolidaren har det blitt lagt vekt på å holde designet enkelt og – hvis mulig – med bedre ytelse enn hva som er forventet nødvendig. Grunnen til dette er at ytelsen til biolidaren da kan kunstig reduseres for å finne ut hva som trengs i senere utviklinger. I rapporten er biolidaren beskrevet og prinsipper og ulike valg er forklart. I tillegg er eksempler på resultater med instrumentet vist.

This report describes the experimental biolidar developed at FFI during the period 2005-2007 to detect biological aerosols. The biolidar is based on ultraviolet laser induced fluorescence, in which ultraviolet light is used to induce fluorescence in aerosols. It turns out that aerosols with biological content emit fluorescence when excited at certain wavelengths, e.g. 355 nm, which was used in this work, and this can be used to distinguish biological aerosols from other aerosols. The biolidar was built with commercially available components, and in the initial lidar design described here, also commercial software for data acquisition was used. In the design of the lidar, it was chosen to keep the elements simple and – if possible – with better performance than expected necessary. This way it will be possible to reduce the performance of the lidar artificially to get an estimate of the performance needed in a final design. The design of the lidar is described and explained, and initial results are shown.