爆炸物检仪原理

29日，一架埃及航空公司的客机被劫持，劫持者宣称身上系了一条爆炸物腰带，事件再次触发大众敏感的神经：爆炸物腰带如何能通过安检?尽管事后“爆炸物腰带”被证实为虚假，但在日益增多的国际恐袭中，非常规的简易爆炸装置早已成为恐怖分子倚重的武器。相应的，反恐爆炸物探测技术研发应用，将变得越来越重要。　　到底有哪些检测手段可以让爆炸物无所遁形?　　【仪器检测】　　目前，世界各国正在加强对重要场所如要害部门、机场、铁路、地铁的防爆安检。按照技术原理不同，探测技术可分为x射线探测技术、电化学探测技术、电磁探测技术、中子探测技术等4类，实际应用则有X射线安全检查设备、离子迁移谱探测设备等。　　防爆技术研发不断进步　　X射线安全检测和离子迁移谱探测设备是目前最常用的两种爆炸物探测设备。　　X射线技术　　目前，X射线技术较先进的双能CT探测已被应用于防爆安检。相比传统X射线，后者能围绕被检物断面作旋转扫描探测，计算机根据采集到的360° 投影信号重构图像，有效识别隐藏物体，提高对爆炸物的探测率。　　离子迁移谱探测仪　　面对防不胜防、非常规的自制炸药，全球对防爆技术研发一直不断努力。经典离子迁移谱(IMS)一般通过图谱上不同位置的尖峰区分不同的物质，被广泛应用于测定痕量的化学武器、毒品、爆炸物、空气污染等。而面对自杀式炸弹中的新材料——三过氧化三丙酮(TATP)，非放射源离子迁移谱探测仪被认为更有效。去年，巴黎系列恐袭自杀式炸弹所用材料就是TATP，这种自制爆炸物同样是2005年伦敦地铁爆炸案的“主角”。由于不含硝基，这种炸药不能被硝基炸药(如DNT，二硝基甲苯 TNT，三硝基甲苯)探测器检出。新型离子迁移谱探测仪既可检测出常规硝基炸药，也能实现对自制炸药TATP的快速检测。　　目前，常用防爆设备都是近距离使用，有些还是接触式的，会对周边人员安全造成威胁。因此，研发一种安全、有效、隐蔽的远距离防爆探测技术极为必要。远距离探测，一般设备与人员距目标物几米到100米，潜在危险小，隐蔽性高。从技术研发上看，主要有激光光谱检测、太赫兹与毫米波等技术。　　等离子体激光传感器　　从未来看，携带便捷的等离子体激光传感器，会是研发应用的新趋势。据悉，加州伯克利分校开发出一种超高灵敏度的等离子体激光传感器，可以检测出极其微小浓度的爆炸物，能有效探测那些被恐袭广泛使用前难探测出来的爆炸物，被认为有潜在的应用前景。　　乳房炸弹可防　　此外，亚利桑那大学则利用光、声和微波热声成像的混合技术探测液体炸药，这项技术原本用于乳腺癌的研究。研究人员指出，超声图像能显现出物体的清晰形状，但不能描绘其性质，微波热声成像对比度明显，但形状不清晰，综合二者优势，可望探测出注入人体的一种含水量高的炸药，这对检测类似“乳房炸弹”——通过隆胸手术将炸药植入女性乳房——将起到重要作用。　　【植物探测】　　应用尚需时日　　美国科罗拉多州立大学去年发布一项很酷的研究成果：他们发明出一种接触到空气微量TNT成分后会变色的植物。　　据报道，这种植物探测到爆炸物后会从叶子中排出叶绿素，变为白色。让研究人员兴奋的是，当用于检测TNT(最常用爆炸物)时，他们所能检测出最低浓度比排爆犬低得多。但现阶段，植物探测的缺点很明显：反应时间慢——目前植物的反应时间大约是几小时，与实际中争分夺秒的探测爆炸物的需求差距很大 变化过于细微——植物从绿色变成白色，两者差别可能很微小，很易受其他因素干扰。研究者认为，要攻克上述两个技术难题，最短仍需3年，最长要5到7年。　　【生物探测】　　动物比科技更有效?　　除了技术探测，利用动物、植物、微生物探测地雷和生物探测技术也是防爆的重要研究方向。有时，动物探测可能比技术探测更高效。　　狗，探雷先锋　　说到动物探雷，人们最熟悉的功臣非狗莫属，狗也是出现在探雷和反恐行动中最多的动物。狗口鼻部的嗅觉能力是人类鼻子的23倍，与电子辅助器材比，狗在寻找炸药方面既快又安全。一只训练有素的狗每天可搜寻9000平方米的面积，能够发现埋藏在地下1米深的反坦克地雷。　　鼠，比人类探测速度快百倍　　与狗相比，老鼠并不是一种人类喜欢的动物，但它们探测爆炸物的优势可能比狗还多：它们的嗅觉是犬类嗅觉的8倍 体重轻，在作业中不会引爆装有触发引信的地雷或爆炸物 它们很少生病，不像狗那样在工作中容易分心，也不像狗那样对训练员有强烈的依赖。　　为此，研究人员推出“吸尘器方法”对老鼠进行爆炸物探测培训，让老鼠嗅探吸尘器吸入的灰尘，一旦发现炸药气味，老鼠就按一下键 美国科学家还把极小电子装置植入老鼠大脑，通过无线电操控，使老鼠在500米内通过前进或侧向运动寻找目标，这种方法训练周期只要3个月，可靠性达100%，比人类探测速度快100倍。　　蜂，觉察10千米内TNT气味　　美国国防部曾训练蜜蜂查找和定位爆炸物，蜜蜂仅用2天时间就能掌握探测地雷和爆炸物技能。据报道，经过训练的蜜蜂会在可疑的地域上空盘旋，可通过嗅觉器官觉察到10千米以内的TNT等炸药气味以及微量化学成分。为了确定雷区范围，研究人员还发明了一种可固定在工蜂背上的迷你天线，以便跟踪它们，实现空中大面积探雷。

一、方案目的　　1、通过检测可疑物可以有效的防止危险恐怖事件的发生 　　2、通过检测爆炸残留物来推断爆炸物的材料性质 　　二、行业应用背景　　随着防恐防暴安全意识的增强，对于能够快速、准确的鉴别出危险爆炸物及其前制备材料的方法也变得越来越迫切。与传统检测手段相比，拉曼光谱作为物质的分子“指纹”图谱，能够快速、准确、无损的鉴别出易燃易爆危险品的种类。　　X射线技术和离子迁移谱探测技术是目前主要的防恐防暴技术手段。X射线技术对于检测出的隐藏物体，不能将其定性，需要将检测出的疑似物送到检测中心进行判断，需要时间较长。离子迁移谱探测技术是一种气相分析技术，它的检测原理是首先将样品分子电离形成产物离子，产物离子随之注入一均匀电场中迁移，也就是被测样品需要成蒸汽或微粒气化的状态。离子迁移技术存在的缺陷主要有以下几点：　　1、检测探头易被污染，不易清洁，更换成本高 　　2、不能检测不易挥发的无机爆炸物等 　　3、检测精确度低，一般只能达到50%左右的准确率。　　去年，巴黎系列恐袭自杀式炸弹所用材料就是被恐怖分子称呼为“撒旦之母”新型炸药TATP，这种自制爆炸物同样是2005年伦敦地铁爆炸案的“主角”，双氧水和丙酮是这种新型炸药的主要原材料。现在的X射线和离子迁移谱探测等技术手段并不能有效的检测出这种新型炸药及其前制备的主要原材料。而南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪SSR-3000不仅可以检测常规的爆炸物及其制备原材料，对于这种新型炸药及其制备原材料也可以快速准确的识别出，能够有效的控制这种炸药的合成及防止恐怖爆炸事件的发生。　　三、仪器介绍　　南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪SSR-3000如图1所示，在危险爆炸物识别和分析中优势十分明显，主要表现在以下几个方面：　　1、检测时间短(1-5s) 　　2、检测结果重复性高 　　3、无需前处理，检测方便 　　4、对检测物无损检测 　　5、可持续工作6-8h 　　6、可定制探头长度、焦距等(目前基本探头光线长度在1.5m左右，焦距7.5mm)图1　　四、检测方法　　1、对于检测物质(固体、粉末或者液体)装在透明的玻璃瓶或者塑料瓶里面，我们可以直接将探头贴近容器进行检测，如图2所示 图2 图3　　2、对于直接检测固体或者物质装在透明塑料袋等里面，我们可以将我们的定制固体探头冒加在探头上，然后贴近塑料袋等检测，如图3所示 　　3、对于液体装在不透明的载体时，需要将被测液体取出，放置在比色皿中，再将比色皿放置在比色皿槽内，如图4所示，再将样品池冒盖上，探头摆放如图5所示进行检测(图4和图5中的样品池及探头摆放位置为实际SSR-3000的检测示意图)。 图4 图5　　五、部分爆炸物谱图　　图6-图7是硝酸钾和过氧化氢两种常见的无机爆炸物的拉曼谱图，图8-图10硝酸铵、硝化纤维素和TNT三种常见的有机爆炸物的拉曼谱图图6 图7图8图9图10　　六、结论　　在易燃易爆危险品的检测应用中，拉曼光谱技术与目前的检测手段相比，无论是在准确性、对样品无损还是检测所用的时间比较短都有着明显的优势，尤其是现在的高性能便携式产品的推出，大大提高了使用的便携性。并且现在无论是对于拉曼光谱仪的操作还是配套的软件的操作都非常简便，真正实现“傻瓜式”操作。从拉曼光谱对于有机爆炸物和无机爆炸物的几幅谱图中我们也可以看出，不同 的物质的谱图是不一致的，并且拉曼光谱检测易燃易爆危险品时基本上不需要前处理，对于用透明塑料袋以及透明玻璃品装的样品，甚至不需要取出样品，直接就可以检测，大大降低了样品被污染的可能性。但是拉曼光谱技术也有一定的缺陷，对于目前比较难解决的黑火药的检测，我们对其也有着较好的检测技术手段。　　未来，无论是在爆炸物现场快速检测，还是在各个卡扣，安全检查口的快速筛查，拉曼光谱技术都会是一种强而有力的检测手段。而南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪，不仅性能好、携带方便、谱图数据库全而且软件使用的简单、智能程度高、检测准确度高，在易燃易爆危险品检测领域有着其无可替代的作用，探头的可定制化服务大大的提升了使用的范围，增加了操作人员的安全性。(内容来源：南京简智)

23日，记者从大连化物所获悉，该所快速分离与检测研究组李海洋研究员研制的国际首款可同时检测爆炸物和毒品的非放射性光电离源离子迁移谱仪，一次性通过公安部检测。这款新产品为我国完全自主知识产权产品，能够在6秒钟时间内检测出爆炸物、毒品等危险物。 　　在人员、物资高速流动的今天，如何在人群和货物中快速、准确地检测出隐藏的毒品和爆炸物，已成为关系公众安全的一项亟待解决的难题。离子迁移谱检测技术凭借其仪器简单、体积小、灵敏度高和分析时间快等优点，在毒品和爆炸物检测方面获得了快速发展和广泛应用。但是，由于我国使用的此类检测设备需要使用放射物质，申报购买受到了严格管控，加上目前能够满足灵敏度及可靠性等技术指标要求的设备大多被国外公司垄断、耗材费用较高，这导致了很多已购置的检测设备大多处于闲置状态。 　　据介绍，离子迁移谱作为一种大气压条件下的气相离子分离分析技术，原理如同百米赛跑：将不同的离子放于同一起跑线，根据离子到达终点的时间先后，实现不同物质的识别。该所研发的新设备不使用放射性物质，而且能自动快速切换正、负离子检测，检测范围变得更加广泛，实现了在6秒钟内检查出旅客身上是否携带爆炸物和毒品等危险化学物。此外，仪器的耗材成本也较低，内设的自动清洁系统则让设备对环境的要求更低，适用于人流密集的公共场所，如机场、码头、车站、大型集会安检等。 　　据了解，目前该设备已申请发明专利20余项，建立了模块化设计、加工等一系列标准生产流程，为规模化生产奠定了坚实基础，并已获得市场资质。