Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Детекторы взрывчатых веществ трассировки ( ETD ) являются обнаружения взрывчатых веществ оборудование способен обнаруживать взрывчатые вещества малой величины. Обнаружение осуществляется путем отбора проб невидимых «следовых» количеств твердых частиц. Устройства, подобные ETD, также используются для обнаружения наркотиков . Оборудование используется в основном в аэропортах и других уязвимых местах, которые считаются уязвимыми для актов незаконного вмешательства. Доктору Стивену Ли приписывают изобретение детектора взрывчатых веществ Fido, когда он работал в исследовательской лаборатории армии . [1]

Характеристики [ править ]

Чувствительность [ править ]

Предел обнаружения определяется как наименьшее количество взрывчатого вещества, которое детектор может надежно обнаружить. Он выражается в нанограммах (нг), пикограммах (пг) или фемтограммах (фг), где fg лучше, чем pg, лучше, чем ng. Он также может быть выражен в частях на миллиард (ppb), частях на триллион (ppt) или частях на квадриллион (ppq).

Чувствительность важна, потому что большинство взрывчатых веществ имеют низкое давление пара. Детектор с наивысшей чувствительностью лучше всего подходит для надежного обнаружения паров взрывчатых веществ.

Легкий вес [ править ]

Портативные детекторы взрывчатых веществ должны быть как можно более легкими, чтобы пользователи не утомлялись, когда их держат в руках. Кроме того, на роботов можно легко разместить легкие детекторы.

Размер [ править ]

Портативные детекторы взрывчатых веществ должны быть как можно меньше, чтобы можно было обнаруживать взрывчатые вещества в труднодоступных местах, например, под автомобилем или внутри мусорного бака.

Время холодного запуска и время анализа [ править ]

Время запуска любого детектора следов - это время, необходимое детектору для достижения оптимальной температуры для обнаружения контрабандных веществ.

Технологии [ править ]

Колориметрия [ править ]

Использование колориметрических тестовых наборов для обнаружения взрывчатых веществ является одним из старейших, простейших и наиболее широко используемых методов обнаружения взрывчатых веществ. Колориметрическое обнаружение взрывчатых веществ включает нанесение химического реагента на неизвестный материал или образец и наблюдение за цветовой реакцией. Обычные цветовые реакции известны и указывают пользователю, присутствует ли взрывчатый материал и во многих случаях группа взрывчатого вещества, из которого этот материал получен. Основными группами взрывчатых веществ являются нитроароматические взрывчатые вещества, взрывчатые вещества на основе сложного эфира нитрата и нитрамина, самодельные взрывчатые вещества, не содержащие нитрогруппы, в том числе взрывчатые вещества на основе неорганических нитратов, взрывчатые вещества на основе хлората и взрывчатые вещества на основе пероксида. [2]

Спектрометрия ионной подвижности [ править ]

Обнаружение взрывчатых веществ с помощью спектрометрии ионной подвижности (IMS) основано на измерении скорости ионов в однородном электрическом поле. Существует несколько вариантов IMS, таких как спектрометрия подвижности с ионной ловушкой (ITMS) или нелинейная зависимость от подвижности ионов (NLDM), которые основаны на принципе IMS. Чувствительность устройств, использующих эту технологию, ограничена уровнями пг. Технология также требует ионизации образцов взрывчатых веществ, которая осуществляется с помощью радиоактивного источника, такого как никель-63 или америций-241 . Эта технология используется в большинстве имеющихся в продаже детекторов взрывчатых веществ, таких как GE VaporTracer, Smith Sabre 4000 и российские МО-2М и МО-8. [ необходима цитата ]Присутствие радиоактивных материалов в этом оборудовании вызывает проблемы с регулирующими органами и требует специальных разрешений в таможенных портах. Эти детекторы не подлежат обслуживанию в полевых условиях и могут представлять опасность для оператора, если корпус детектора треснет из-за неправильного обращения. В большинстве стран регулирующие органы должны проверять такое оборудование раз в два года [ необходимы разъяснения ], чтобы гарантировать отсутствие утечек радиации. Утилизация этого оборудования также контролируется из-за длительного периода полураспада используемого радиоактивного материала.

Электрораспылительная ионизация , анализ подвижности (DMA) и тандемная масс-спектрометрия (MS / MS) используются SEDET (Sociedad Europea de Detección) для «Air Cargo Explosive Screener (ACES)», предназначенного для авиационных грузовых контейнеров, разрабатываемых в настоящее время в Испании. [ необходима цитата ]

Thermo Redox [ править ]

Эта технология основана на разложении взрывчатого вещества с последующим восстановлением нитрогрупп. Большинство взрывчатых веществ военного назначения представляют собой нитросоединения и содержат большое количество групп NO 2 . Взрывоопасные пары с высокой скоростью втягиваются в адсорбер, а затем пиролизуются. Затем обнаруживают присутствие нитрогрупп в пиролизованных продуктах. Эта технология имеет значительно больше ложных срабатываний, потому что многие другие безвредные соединения также содержат большое количество нитрогрупп. Например, большинство удобрений содержат нитрогруппы, которые ошибочно идентифицируются как взрывчатые, и чувствительность этой технологии также довольно низкая. Популярным детектором, использующим эту технологию, является Scientrex EVD 3000.

Хемилюминесценция [ править ]

Эта технология основана на люминесценции определенных соединений, когда они присоединяются к взрывчатым частицам. Это в основном используется в неэлектронном оборудовании, таком как аэрозольные баллончики и тестовые листы. Чувствительность довольно низкая, порядка нанограмм.

Усиливающий флуоресцентный полимер [ править ]

Усиливающий флуоресцентный полимер (AFP) - это новая многообещающая технология, основанная на синтезированных полимерах, которые связываются с молекулами взрывчатых веществ и при обнаружении дают усиленный сигнал. Когда для этой цели используются соединения, не являющиеся полимерами, гашение флуоресценции следами взрывчатых веществ не обнаруживается. Когда усиливающий флуоресцентный полимер в тонких пленках поглощает фотон света, полимеры в возбужденном состоянии ( экситоны ) могут перемещаться по основной цепи полимера и между соседними полимерными пленками. Эти датчики изначально были созданы для обнаружения тринитротолуола.. В AFP связывание одной молекулы TNT приводит к значительному тушению флуоресценции из-за конъюгированной структуры полимеров. Сообщалось, что на практике полимеры приводят к 100-1000-кратному увеличению амплификации отклика гашения.

«Во время своего существования в возбужденном состоянии экситон беспорядочно блуждает через конечный объем полимерной пленки». [3] Как только TNT или любая другая электронодефицитная (т.е. электронно-акцептирующая) молекула входит в контакт с полимером, образуется так называемая низкоэнергетическая «ловушка». «Если экситон мигрирует к месту связанной электронодефицитной молекулы перед переходом обратно в основное состояние, экситон будет захвачен (нерадиоактивный процесс), и флуоресценция не будет наблюдаться от события возбуждения. Поскольку экситон отбирает множество потенциальных сайтов связывания аналита в течение своего возбужденного состояния, вероятность того, что экситон будет отбирать образец занятого «рецепторного» сайта и будет подавлен, значительно возрастает ». [3]

Пример усиливающего флуоресцентного полимера [4]

Детекторы следов взрывчатых веществ, использующие AFP, известные как Fido, первоначально были разработаны в рамках программы Dog's Nose Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), а теперь производятся компанией FLIR Systems . Текущее поколение обеспечивает широкополосное обнаружение следов взрывчатых веществ и весит менее 3 фунтов. Чувствительность порядка фемтограммы (1 × 10 -15 грамм). Это единственная такая технология в данной области, которая может достичь такой чувствительности.

Масс-спектрометрия [ править ]

В последнее время масс-спектрометрия (МС) стала еще одной технологией ETD. Внедрение масс-спектрометрии должно снизить частоту ложных тревог, часто связанных с ETD, из-за более высокого разрешения основной технологии. [ необходима цитата ] Он также использует метод нерадиоактивной ионизации, как правило, вторичную ионизацию электрораспылением (SESI-MS). [5] [6] [7] В основном используется в настольных системах ETD, масс-спектрометрия может быть уменьшена для портативных ETD.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Главный научный сотрудник исследовательской лаборатории получает президентское признание" . www.arl.army.mil . Проверено 5 июня 2018 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ Маршалл, Морис; Оксли, Джимми (2009). АСПЕКТЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВОВ .
  3. ^ а б Камминг, Колин; Фишер, Марк; Сайкс, Джон (2004-01-01). Гарднер, Джулиан У .; Йинон, Иегуда (ред.). Электронные носы и датчики для обнаружения взрывчатых веществ . Наука НАТО II: математика, физика и химия. Springer Нидерланды. С. 53–69. DOI : 10.1007 / 1-4020-2319-7_4 . ISBN 9781402023170.
  4. ^ Томас, Сэмюэл В .; Джоли, Гай Д .; Свагер, Тимоти М. (2007-04-01). «Химические сенсоры на основе усиливающих флуоресцентных конъюгированных полимеров». Химические обзоры . 107 (4): 1339–1386. DOI : 10.1021 / cr0501339 . ISSN 0009-2665 . PMID 17385926 .  
  5. ^ Мартинес-Лозано, Пабло; Русь, Хуан; Фернандес де ла Мора, Гонсало; Эрнандес, Марта; Фернандес де ла Мора, Хуан (февраль 2009 г.). «Вторичная ионизация электрораспылением (SESI) паров окружающей среды для обнаружения взрывчатых веществ при концентрациях ниже частей на триллион» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 20 (2): 287–294. DOI : 10.1016 / j.jasms.2008.10.006 . ISSN 1044-0305 . 
  6. ^ Тэм, Мэгги; Хилл, Герберт Х. (май 2004 г.). "Вторичная ионизация электрораспылением - спектрометрия подвижности ионов для обнаружения паров взрывчатых веществ" . Аналитическая химия . 76 (10): 2741–2747. DOI : 10.1021 / ac0354591 . ISSN 0003-2700 . 
  7. ^ Aernecke, Мэтью Дж .; Мендум, Тед; Геурцен, Джефф; Остринская, Алла; Кунц, Родерик Р. (25 ноября 2015 г.). «Давление паров гексаметилен трипероксид диамина (HMTD), оцененное с помощью масс-спектрометрии с вторичной ионизацией электрораспылением» . Журнал физической химии . 119 (47): 11514–11522. DOI : 10.1021 / acs.jpca.5b08929 . ISSN 1089-5639 .