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Vibrational analysis of Pentaerythritol Tetranitrate (PETN) in soil particles
Ballesteros Rueda, Luz M.
Ballesteros Rueda, Luz M.
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Abstract
The detection of explosive materials is important in the problem of landmines location and dismantling. It is also important in areas such global security, unexploded ordnance and Improvised Explosive Devices detection where explosives detection have played a central role in ensuring the safety of lives of citizens in many countries. Raman and Infrared Spectroscopy are powerful tools that can be used to characterize explosives such as Pentaerythritol Tetranitrate, commonly known as PETN, in its diverse forms revealing the different soil-energetic compound interactions and also can be applied in the field of explosives chemical point detection. The analysis of PETN is essential in the treatment of the well known plastic explosive called Semtex which is a formulation widely used by terrorists. The spectroscopic signature of the tetranitrate ester PETN is dominated by numerous bands from about 300 to 1700 cm⁻¹ that allow the determination of the presence of this explosive in soil. The spectroscopic signals of neat PETN and samples of PETN in Montmorillonite clay and Ottawa sand were determined with Raman Microspectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The investigation was focused in describing if the vibrational signals of PETN are perturbed by matrix effects when mixed with soil and when submitted to different ambient conditions such as acid and alkaline solutions, temperature, humidity and UV radiation. The results reveal that the characteristic bands of PETN are very persistent and are not significantly shifted under the conditions studied. Fingerprint vibrational bands of sand and clay were present in all spectra of the mixtures. These results will make possible the development of highly sensitive sensors for detection of explosives materials and IDEs.
La detección de materiales explosivos es importante en la localización y desmantelamiento de minas enterradas. También es importante para la seguridad global y en la detección de artillería sin explotar y de Dispositivos Explosivos Improvisados (DEI) donde dicha detección juega un papel central en el mantenimiento de la seguridad de la vida de los ciudadanos en muchos países. La espectroscopía Raman e Infrarroja son herramientas importantes que pueden ser usadas para caracterizar explosivos tales como tetranitrato de pentaeritritol comúnmente conocido como PETN, en sus diversas formas revelando las diferentes interacciones entre el compuesto energético y el suelo y también pueden ser aplicadas en el campo de la detección química puntual de explosivos. El análisis de PETN es esencial en el tratamiento de un famoso explosivo plástico, ampliamente usado por terroristas, conocido como Semtex. La firma espectroscópica del éster de nitrato (PETN) es dominado por numerosas bandas desde 300 a 1700 cm⁻¹ permitiendo la detección del explosivo en el suelo. Las señales espectroscópicas de PETN sin mezclar y PETN en Montmorrilonita y arena Ottawa fueron determinadas utilizando Microespectroscopía y Espectroscopía Infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). La investigación estuvo enfocada en describir si las señales vibracionales de PETN son perturbadas por efectos de matriz cuando este se mezcla con el suelo y cuando es sometido a diferentes condiciones ambientales tales como soluciones ácidas o alcalinas, temperatura, humedad y radiación ultravioleta. Los resultados revelan que las bandas características de PETN son muy persistentes y no presentan cambios significativos bajo las condiciones estudiadas. Huellas de las bandas vibracionales de arena y arcilla estuvieron presentes in todos los espectros de las mezclas. Estos resultados harán posible el desarrollo de sensores de alta sensibilidad para la detección de materiales explosivos y DEIs.
La detección de materiales explosivos es importante en la localización y desmantelamiento de minas enterradas. También es importante para la seguridad global y en la detección de artillería sin explotar y de Dispositivos Explosivos Improvisados (DEI) donde dicha detección juega un papel central en el mantenimiento de la seguridad de la vida de los ciudadanos en muchos países. La espectroscopía Raman e Infrarroja son herramientas importantes que pueden ser usadas para caracterizar explosivos tales como tetranitrato de pentaeritritol comúnmente conocido como PETN, en sus diversas formas revelando las diferentes interacciones entre el compuesto energético y el suelo y también pueden ser aplicadas en el campo de la detección química puntual de explosivos. El análisis de PETN es esencial en el tratamiento de un famoso explosivo plástico, ampliamente usado por terroristas, conocido como Semtex. La firma espectroscópica del éster de nitrato (PETN) es dominado por numerosas bandas desde 300 a 1700 cm⁻¹ permitiendo la detección del explosivo en el suelo. Las señales espectroscópicas de PETN sin mezclar y PETN en Montmorrilonita y arena Ottawa fueron determinadas utilizando Microespectroscopía y Espectroscopía Infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). La investigación estuvo enfocada en describir si las señales vibracionales de PETN son perturbadas por efectos de matriz cuando este se mezcla con el suelo y cuando es sometido a diferentes condiciones ambientales tales como soluciones ácidas o alcalinas, temperatura, humedad y radiación ultravioleta. Los resultados revelan que las bandas características de PETN son muy persistentes y no presentan cambios significativos bajo las condiciones estudiadas. Huellas de las bandas vibracionales de arena y arcilla estuvieron presentes in todos los espectros de las mezclas. Estos resultados harán posible el desarrollo de sensores de alta sensibilidad para la detección de materiales explosivos y DEIs.
Description
Date
2006