用于生物制剂的快速药剂气溶胶检测器
任何空间，无论是封闭的还是开放的，都容易受到空气中有害生物制剂的扩散。这些生物制剂无声且几乎看不见，在采取措施减轻其影响之前会使生物生病或死亡。人群聚集的场所是恐怖分子策划的生物战袭击的主要目标，但广阔的田野或森林可能会成为空中生物攻击的受害者。
研究人员开发了快速药剂气溶胶检测器 (RAAD)，它是一种高度灵敏且可靠的触发器，用于检测
美国军方的生物战剂预警系统。触发器是关键机制，因为它对某个位置的环境空气的持续监测会发现可能是威胁因素的雾化颗粒的存在。触发器提示检测系统收集颗粒样本，然后启动将颗粒识别为潜在危险生物制剂的过程。
RAAD 通过一个多步骤过程确定生物战剂的存在。首先，气溶胶通过气溶胶旋风分离器（使用高速旋转剔除小颗粒）和空气动力学透镜（将颗粒聚焦成浓缩（即浓缩）体积或光束）的组合机构拉入检测器，的气溶胶。然后，近红外 (NIR) 激光二极管产生结构化的触发光束，用于检测单个气溶胶颗粒的存在、大小和轨迹。如果颗粒大到足以对呼吸道产生不利影响（大约 1 到 10 微米），则激活 266 纳米紫外 (UV) 激光照射颗粒并收集多波段激光诱导的荧光。
检测过程继续作为嵌入式逻辑决策，称为“光谱触发器”，使用 NIR 光和 UV 荧光数据的散射来预测粒子的组成是否与威胁类生物制剂的组成相对应。如果粒子看起来像威胁，则可以使用火花诱导击穿光谱来蒸发粒子并收集原子发射来表征粒子的元素含量。
火花诱导击穿光谱是最后一个测量阶段。该光谱系统测量颗粒的元素含量，其测量包括产生高温等离子体、气化气溶胶粒子以及测量气溶胶热激发态的原子发射。测量阶段被集成到一个分层系统中，该系统为每个感兴趣的粒子提供七次测量。在每秒进入测量过程的数百个粒子中，一小部分粒子被向下选择用于所有三个阶段的测量。 RAAD 算法在数据流中搜索粒子集的时间和光谱特征的变化。如果发现足够数量的类似威胁的颗粒，RAAD 会发出存在生物气溶胶威胁的警报。
为了提高检测可靠性，RAAD 团队选择在光学元件周围使用碳过滤、HEPA 过滤和除湿的护套空气和吹扫空气（排出外来气体的压缩空气）。这种方法可确保来自外部空气的污染物不会沉积在 RAAD 的光学表面上，从而可能导致灵敏度降低或误报。
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