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Recognition of 2,4-DNT, RDX and TATP in various matrices by FTIR-partial least squares - discriminant analysis and kinetics of surface sublimation
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Abstract
A methodology useful for processing spectroscopic information using pattern recognition was designed, developed and implemented in detection of energetic materials at trace level in air, sand and surfaces. Partial Least Squares-1 (PLS) was used to generate vectors to be used with pattern recognition. These vectors were then coupled to Discriminant Analysis by adjusting to a discriminating function. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectra of traces of 2,4-dinitro-toluene (2,4-DNT) in air, triacetone triperoxide (TATP) in air and air free of those explosives were recorded and used for generated the vectors. Short wave infrared (Near IR) and Long wave infrared (Mid IR) regions were studied and used for the model. Two vectors were necessary for good discrimination for TATP and four vectors for 2,4-DNT; but, when the regions were weighted from the response of detector, the model was improved and less vectors were needed for all discrimination in the prediction of new samples. Traces of 2,2,4,4,6,6-hexa-hydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) in sand were detected for microscopy FT-IR. By means of the methodologies PLS and Discriminant analysis, we are found that spectra infrared of the sand can be affected by the presence of traces of RDX. The traces of RDX is created perturbation or patter in the spectra of sand, and this patter is utilized for the detection of RDX. In addition, the kinetics of surface sublimation for 4 explosives was studied. For TATP two minutes were necessary for the half of the explosive on the surface be to transported to air. For 2,4-DNT one hour were necessary. RDX and TNT was not good candidate for detection in gas phase, specially RDX, because its half life is very long, approximately 2 years.
Una metodologĆa Ćŗtil para procesar la informaciĆ³n espectroscĆ³pica es mediante reconocimiento de patrĆ³n, esta fue diseƱada, desarrollada y puesta en ejecuciĆ³n en la detecciĆ³n de materiales explosivos a niveles de trazas en aire, arena y superficies. MĆnimos cuadrados parciales fue utilizado para generar los vectores que se utilizarĆ”n en el reconocimiento de patrones. Estos vectores entonces fueron utilizados en para un anĆ”lisis discriminante y con ellos se hallaron una funciĆ³n discriminatoria. Espectros de (FTIR) de trazas de 2,4- dinitro-tolueno (2,4-DNT) en aire, Triacetona triperoxido (TATP) en el aire y de aire libres de esos explosivo fueron registrados y utilizado para generar los vectores. Las regiones infrarrojas de onda corta (cercano de IR) y de onda larga (IR medio) fueron estudiadas y utilizadas para el modelo. Dos vectores eran necesarios para la buena discriminaciĆ³n para TATP y cuatro vectores para 2,4-DNT; pero, cuando las regiones fueron ponderadas de la respuesta del detector, el modelo fue mejorado y menos vectores eran necesarios para toda la discriminaciĆ³n in la predicciĆ³n de nuevas muestras. Trazas de 2,2,4,4,6,6-hexa-hidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazina (RDX) en arena fueron detectadas por microscopia FT-IR. Por medio de las metodologĆas PLS y anĆ”lisis discriminante, los espectros de infrarrojo arena son afectados por la presencia de trazas de RDX, las trazas de RDX producen perturbaciĆ³n en el espectro de arena, y esta perturbaciĆ³n se utiliza para la detecciĆ³n de RDX. TambiĆ©n se estudio la cinĆ©tica de la sublimaciĆ³n superficial 4 explosivos. En TATP en dos que el minuto es necesario para que la mitad del explosivo en el superficial pase al ventilar al aire. Para 2,4-DNT una hora es necesaria. RDX y TNT no son buenos candidato a la detecciĆ³n en fase de gaseosa, en especial RDX, porque su media vida es muy larga, aproximadamente 2 aƱos.
Una metodologĆa Ćŗtil para procesar la informaciĆ³n espectroscĆ³pica es mediante reconocimiento de patrĆ³n, esta fue diseƱada, desarrollada y puesta en ejecuciĆ³n en la detecciĆ³n de materiales explosivos a niveles de trazas en aire, arena y superficies. MĆnimos cuadrados parciales fue utilizado para generar los vectores que se utilizarĆ”n en el reconocimiento de patrones. Estos vectores entonces fueron utilizados en para un anĆ”lisis discriminante y con ellos se hallaron una funciĆ³n discriminatoria. Espectros de (FTIR) de trazas de 2,4- dinitro-tolueno (2,4-DNT) en aire, Triacetona triperoxido (TATP) en el aire y de aire libres de esos explosivo fueron registrados y utilizado para generar los vectores. Las regiones infrarrojas de onda corta (cercano de IR) y de onda larga (IR medio) fueron estudiadas y utilizadas para el modelo. Dos vectores eran necesarios para la buena discriminaciĆ³n para TATP y cuatro vectores para 2,4-DNT; pero, cuando las regiones fueron ponderadas de la respuesta del detector, el modelo fue mejorado y menos vectores eran necesarios para toda la discriminaciĆ³n in la predicciĆ³n de nuevas muestras. Trazas de 2,2,4,4,6,6-hexa-hidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazina (RDX) en arena fueron detectadas por microscopia FT-IR. Por medio de las metodologĆas PLS y anĆ”lisis discriminante, los espectros de infrarrojo arena son afectados por la presencia de trazas de RDX, las trazas de RDX producen perturbaciĆ³n en el espectro de arena, y esta perturbaciĆ³n se utiliza para la detecciĆ³n de RDX. TambiĆ©n se estudio la cinĆ©tica de la sublimaciĆ³n superficial 4 explosivos. En TATP en dos que el minuto es necesario para que la mitad del explosivo en el superficial pase al ventilar al aire. Para 2,4-DNT una hora es necesaria. RDX y TNT no son buenos candidato a la detecciĆ³n en fase de gaseosa, en especial RDX, porque su media vida es muy larga, aproximadamente 2 aƱos.
Description
Date
2005