MEMS痕量爆炸物传感器的探测选择性分析

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MEMS技术检测爆炸物的原理与研究进展

ＤｅｅｏｍｅｔｏｐｏｉｅＤｅｅｔｏｔＥＭＳｖｌｐｎｆＥｘｌｓｖｔｃｉｎｗｉＭｈ
ＫＯＮＧＤｅｉＺ－，ＨＵＪａ —ｉ，ｏｇｇａｇ，ＩＢｎ－ｏＺＨＡＮＧｈｎ－ｏｇ，ＨＡＮＧａ，ｉｙｉｎｂｎＱＩｎ－ｕｎＬＮｉｇｔ，ＹａＺｅｇｙｎＺＴｏＬＵＷｅ
技术和痕量探测技术．体探测技术包括金属探测器探测、Ｘ射线探狈、中子探测、４热四极共振分析、太赫兹成像技术等．痕量探测技术主要有光谱法、电子 “ 鼻”石英微晶天平技术、、气相色谱与电子捕获器联用技术、化学喷显法、荧光检测法、离子迁移谱分析等，另外利用经过训练的动物如警犬等也属于痕量检测之列．这些技术都各有一些特色和不足，由于篇幅所限，不能在此一一介绍．中，其离子迁移谱技术相对而言发展和应用较为成熟，产品有通道式、台式、便携式等多种型号，灵敏度较高，检测极限的范围在１～１ｇ之间口．了探测爆炸物以外，０Ｏ］除
Ｋｅｏｄ：ＥＳ；ｐｏｉｅｄｔｃｉｎｙｗｒｓＭＭＥｘｌｓｖｅｅｔｏ
ＥＥＣ：２０７３
ＭＥＭＳ技术检测爆炸物的原理与研究进展
孔德义，诸建彬，齐永光，林丙涛，张正勇，张涛，路巍
（中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室，合肥２０３）３０１
实用化前还需要解决选择性、稳定性、抗环境干扰等技术难题。
关键词：ＭＳ爆炸物检测ＭＥ；

第二部分技术规格及要求

第二部分技术规格及要求一、技术参数（一）痕量爆炸物/毒品探测仪数量：1台1、主要用途:痕量爆炸物与毒品检测。

2、检测对象:固体、粉末状、液体。

3、工作模式:可同时检测毒品爆炸物，无需切换检测模式。

4、工作原理:纳米荧光小分子淬灭技术。

5、启动时间:3-5分钟。

6、探测分析时间:≤10秒。

7、检测能力：含硫爆炸物、TNT（三硝基甲苯）、DNT（二硝基甲苯）、C4（塑性炸药）、AN（硝酸铵）、RDX（黑索金）、HMX（奥克托今）、BP（黑火药）、Comp B复合炸药、苦味酸、AT（铵梯炸药）、黑火药、铵膨（膨化炸药）、Semtex （塞姆汀）、Terry（特曲儿炸药）、PETN（太安）、NG（硝化甘油）、硝基胍、TATP、冰毒、可卡因、海洛因、麻黄碱、K粉、鸦片、吗啡、大麻、杜冷丁、美沙酮、安非他命、摇头丸、咖啡因、麻古、可待因、伪麻黄碱等。

*8、架构:分布式传感器、无线数据通信、后台服务器、中控室客户端。

9、动态组网能力:紧急情况下动态临时布置新监控点，并能无缝接入现有网络。

10、数据通信方式:高速无线通信、强抗干扰能力。

11、数据通信速度:数据上传速率不小于1MB每秒。

12、稳定性:7x24小时不间断工作。

13、反应时间:能在事件发生5秒内，监控客户端做出对应响应。

14、数据库:存储所有系统运行历史数据，提供安全加密备份策略。

*15、设备功能：GIS二三维地图系统，整合呈现实时信息；实时监控数据显示；实时威胁事件报警及预案管理；可实时显示数据曲线与阈值曲线；远程设备管理，故障诊断；历史事件记录查看；日志报表统计；统计决策、指挥调度；模拟各种威胁事件演习；可显示多个探测器叠加的数据，也可显示单独的探测器数据。

*16、移动终端APP:提供系统核心监控及管理功能。

17、平台开放性:提供规范化的数据接口和二次开发接口。

18、使用温度范围:-5℃+40℃。

19、储藏温度范围:-20℃+70℃。

20、供电方式:AC输入：170-240V，50-60Hz，DC输入：12V 内置锂离子电池(40.8AH),根据使用环境情况，最长可达4小时,充电工作可同时进行。

基于MEMS工艺的安全起爆芯片

火工品INITIATORS&PYROTECHNICS文章编号：1003-1480（2020）06-0010-04基于MEMS工艺的安全起爆芯片薛艳1，刘云2，任炜1，任小明1，刘兰1（1.陕西应用物理化学研究所应用物理化学重点实验室，陕西西安，710061；2.北方特种能源集团有限公司，陕西西安，710061）摘要：针对MEMS火工品低能化带来的安全性问题，设计了一种基于MEMS工艺的安全起爆芯片，采用MEMS 工艺制作了Ni-Cr换能元层、绝缘层、导线层，一体化集成了含平面开关的安全起爆芯片；通过对形貌、表面粗糙度、厚度等进行表征分析，确定了结构参数，并对安全起爆芯片性能进行了测试。

结果表明MEMS平面开关实现了通断转换，可以提高安全起爆芯片的安全性。

本研究为MEMS火工品安全性技术提供支撑。

关键词：安全起爆芯片；MEMS技术；Ni-Cr换能元；性能测试中图分类号：TJ45+9文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1480.2020.06.003Research on Safe Detonation Chip Based on MEMS TechnologyXUE Yan1,LIU Yun2,REN Wei1,REN Xiao-ming1,LIU Lan1(1.Science and Technology on Applied Physical Chemistry Laboratory,Shaanxi Applied Physics and Chemistry ResearchInstitute,Xi’an,710061;2.North Special Energy Group Co.Ltd.,Xi'an,710061)Abstract：Aiming at the safe problem followed by the low energy of MEMS pyrotechnic,a safe detonation chip based on MEMS process was designed.The Ni-Cr heater,insulating layer and circuit layer were made by MEMS process,and the safe detonation chip with planar switch was integrated.The performance analyses of morphology,surface roughness,thickness,etc.were carried out,then the structural material parameters were determined,meanwhile,the performance of the safe detonation chip were tested.The results show that the MEMS switch realizes the on-off conversion,so the safety of the safe detonation chip can be improved.The study provides support for the safety technology of MEMS pyrotechnic products.Key words：Safety detonation chip；MEMS technology；Ni-Cr heater；Performance testMEMS火工品（MEMS Pyrotechnics）是将MEMS 技术、微纳米材料技术与火工品技术相结合的产物，其特点为换能结构和药剂结构尺度在微米量级，核心器件尺度在亚毫米量级，系统尺度在毫米量级的火工品[1-2]。

战场痕量爆炸物分子检测的传感器设计

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指挥中心
战场痕量爆炸物分子的检测总体系统
类比
检测技术对比
爆炸物检测技术
体探测技术
对爆炸物的整体外观进行探测
价格昂贵、灵敏度低、设备体积大等缺点
微痕量检测技术
对爆炸物挥发的蒸汽和残留的微痕量检测
可靠性高、性能优异、小型化、低成本、高精度
拉曼光谱法
利用拉曼光谱得到分子的振转信息
测量原理：利用散射光和入射光能量的差异
路连接从而实现测量的功能。
传感器外形
测量方案
sensor
优点
1.气体样品取样简单：蒸发样品的收集对蒸发样品的收集只是通过将被检查的区域或物体周围的
空气吸进探测器内便可获得。而粒子样品是需要对被检查的区域或特体进行擦拭取样。
2.无需样品预处理：气体进入真空腔后可直接发生热分解，检测实时性强。 3. 易实现微型化设计：传感器中用到的为小体积器件，易于微型化、便携式传感器系统的实现。
4.可测爆炸物浓度：光电倍增管的信号强度与气体分子中硝基浓度成正比，可通过计算获得爆炸物
剂量。
缺点：
1.无法判断爆炸物类型。 2.化学反应受环境限制，对温湿度变化敏感，环境背景中存在的红外辐射可能干扰检测结果。
谢谢！
探测方法
爆炸物的体探测技术
X射线安全检查技术红外成像技术超声探测技术核四极矩共振技术
爆炸物探测波谱探测技术痕量爆炸物探测技术化学传感器技术生物传感器技术 MEMS传感器技术
痕量：指的是极小的量，在应用科学领域，指某种物质的含量在百万分之一以下。
机械狗
搭载
化学传感器
检测
爆炸物成分、浓度
缺点
拉曼光谱较弱、易受荧光干扰

基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪通用技术要求

基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪通用技术要求痕量炸药探测仪是一种应用于安全检测领域的重要设备，它能够快速、准确地探测犯罪现场或安全检查中的痕量炸药。

其中，基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪是近年来发展迅速的一种技术。

下面我们来介绍一下这种探测仪的通用技术要求。

首先，基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪应具备高灵敏度的特点。

在探测过程中，它能够迅速、准确地响应痕量炸药的存在，实现快速报警。

这种探测仪需要能够检测到不同种类的炸药，包括常见的塑料炸药、液体炸药、黑火药等，以满足不同环境下的探测需求。

其次，通用的技术要求还包括稳定性和可靠性。

痕量炸药探测仪应能够在各种复杂环境条件下正常工作，包括高温、低温、高湿度和低湿度等条件。

它需要具备较强的抗干扰能力，避免误报和漏报，确保探测结果的准确性。

另外，基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪还应具备快速响应和高效率的特点。

它需要在短时间内完成对目标物的探测，减少对操作人员的等待时间，提高工作效率。

同时，这种探测仪应具备方便携带和使用的特性，以满足移动检测的需求。

最后，基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪在使用过程中应该考虑到环保因素。

它需要使用无毒、无害的材料，减少对环境的污染。

同时，这种探测仪需要具备低功耗的特性，延长电池寿命，减少能源消耗。

总之，基于荧光聚合物传感技术的痕量炸药探测仪的通用技术要求涵盖了高灵敏度、稳定性和可靠性、快速响应和高效率、方便携带和使用以及环保等方面。

这些要求的达成将为痕量炸药的探测工作提供有效的技术支持，提高安全检测的效果。

用于现场痕量检测的IMS爆炸物探测仪研究

第29卷第7期核技术 V ol. 29, No.7 2006年7月 NUCLEAR TECHNIQUES July 2006——————————————第一作者：袁曦男，1979年出生，2000年毕业于华东师范大学电子系(本科)，现就读于上海交通大学自动化系收稿日期：2006-04-30，修回日期：2006-06-01用于现场痕量检测的IMS 爆炸物探测仪研究袁曦1 郑健2 施亮1 蒋大真31（上海交通大学自动化系上海 200030） 2（中华人民共和国公安部第三研究所上海 200031） 3（中国科学院上海应用物理研究所上海 201800）摘要本文简要介绍了离子迁移谱分析技术用于爆炸物探测的基本原理，对如何设计实用化的离子迁移谱爆炸物探测仪并将其用于现场痕量检测作了较为详细的探讨。

针对迁移管的一些关键部件提出了不同的设计方法进行讨论。

关键词离子迁移谱，爆炸物，痕量分析，现场检测，迁移管中图分类号 TP 202，TP216+.3近年来，在世界范围内，恐怖分子利用隐藏爆炸物制造的恐怖事件屡屡发生。

对隐藏爆炸物的检测越来越受到各个国家的高度重视。

常规的X 射线、γ射线等检测技术大都是通过探测行李和包裹的密度来进行成像，依靠操作人员的经验来判断其中是否含有爆炸物。

这种方法并不是基于分子水平上的检测技术，所以它无法肯定告知行李和包裹里是否含有爆炸物。

因此开发简单、便捷、可靠的实用化仪器对爆炸物气态分子和颗粒物作实时痕量检测就成为探测隐藏爆炸物的一种不可缺少的手段。

最早期对于爆炸物的痕量检测主要是依靠犬类的嗅觉以及一些实验室的电化学分析法比如气相或液相色谱（HPLC, GC ）、质谱（MS ）等，但通常这些实验室方法因设备笨重、方法复杂、分析时间长，很难在现场使用。

20世纪60年代末出现的IMS 技术因当时技术限制，分辨率较差而未引起重视。

近年来，技术的发展和对IMS 技术的深入研究使IMS 技术显示出检测限低、响应迅速、灵敏度高的特点，从而使相对低成本的、结构紧凑的、实用化的现场分析仪器成为可能。

痕量爆炸物的化学、生物、MEMS传感器探测技术

痕量爆炸物的化学、生物、MEMS传感器探测技术
张成梅;梅涛;孔德义;张彦
【期刊名称】《微纳电子技术》
【年(卷),期】2003(40)7
【摘要】利用爆炸物的化学或物理性质可实现多种爆炸物检测技术。

现有的检测技术可分为两大类 :爆炸物的体探测技术与痕量爆炸物探测技术。

重点介绍了三种痕量爆炸物探测技术 ,即生物传感器技术、化学传感器技术及MEMS传感器技术 ,并指出MEMS传感器技术具有其它技术无可比拟的价格低廉、体积小。

【总页数】4页(P481-483)
【关键词】痕量爆炸物;生物传感器;化学传感器;MEMS传感器;探测技术
【作者】张成梅;梅涛;孔德义;张彦
【作者单位】中国科学院合肥智能机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O384;TP212.9
【相关文献】
1.生物传感技术在痕量爆炸物探测中的应用 [J], 郑健
2.一种基于MEMS技术的轻小型爆炸物探测器研究 [J], 孔德义;梅涛;陶永春;张东风;张涛;路巍;倪林;张正勇
3.MEMS痕量爆炸物传感器的探测选择性分析 [J], 齐永光;孔德义
4.应用MEMS技术,可以缩小传感器与探测器的体积——采用晶圆片大小的红外线
气体探测器,可以制成体积小,精度高,可靠性也高,但是价格便宜的光学仪器。

[J], 袁丁
5.MEMS技术检测痕量爆炸物微粒的原理与实验方法研究 [J], 张彦;梅涛;孔德义;张成梅;付国强;胡圣军
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痕量炸药SERS探测方法研究进展

痕量炸药SERS探测方法研究进展
冯柯;陈赵懿;任雯;李焕良;申金星
【期刊名称】《陆军工程大学学报》
【年(卷),期】2022(1)2
【摘要】痕量炸药探测技术在维护国家安全和开展军事行动中至关重要。

随着战场排雷、反恐搜爆的迫切需求,具有分子“指纹”信息的表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)方法受到广泛关注与研究。

从SERS基底设计与炸药分子吸附浓缩两个方面,全面综述了痕量炸药SERS探测方法的研究现状,对TNT和DNT炸药的最低探测极限进行了归总,这种灵敏度是其他技术难以匹敌的。

最后讨论了目前SERS探测技术在实际使用中仍存在的不足,并对其研究方向和前景进行了展望,可为反恐搜爆和战场排雷行动提供技术指导。

【总页数】10页(P29-38)
【作者】冯柯;陈赵懿;任雯;李焕良;申金星
【作者单位】陆军工程大学野战工程学院;陆军后勤部
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55
【相关文献】
1.SPR传感器检测痕量炸药的研究进展
2.基于核四极矩共振原理的炸药探测方法研究与实验
3.一种探测炸药的核四极矩共振/电磁感应方法
4.GA/T 841-2021《基于
离子迁移谱技术的痕量毒品/炸药探测仪通用技术要求》标准解读5.快速检测痕量无机炸药新方法,检测灵敏度提高3000倍
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基于生物传感的痕量炸药检测方法研究进展

基于生物传感的痕量炸药检测方法研究进展王子寒;刘伟;施玲艳;何璇;崔升【期刊名称】《含能材料》【年(卷),期】2022(30)10【摘要】2,4,6‑三硝基甲苯(TNT)是军事活动中最重要的武器能源体,其不仅具有强大的毁伤作用,同时还具有化学毒性,即使是痕量的TNT,也会对自然环境、人类健康造成严重威胁。

因此,发展具有高灵敏、高准确性、快响应的痕量炸药检测技术,对保护生态环境、维护人类健康具有深远研究意义。

在众多痕量检测技术中,生物传感技术具有选择性好,合成简单,响应快,灵敏度高等优势,具有良好的应用前景。

本文综述了近年来生物传感技术在痕量炸药检测中的研究进展,重点讨论了抗体免疫、肽、适配体、酶以及多参量加载5大类生物传感器的优势以及局限性。

其中基于适配体制备的传感器对炸药分子具有良好的亲和力以及特异性,检出限相较于其他几类传感器低1000倍,且稳定性良好,易于改造修饰,结构拓展能力强。

今后研究的重点为基于适配体等生物受体元件构筑的高通量痕量炸药传感系统,结合神经网络算法,机器学习技术,构筑具有多重检测以及仿生遥感性能的痕量炸药生物传感技术。

【总页数】8页(P1047-1054)【作者】王子寒;刘伟;施玲艳;何璇;崔升【作者单位】中国工程物理研究院化工材料研究所;南京工业大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TJ55;Q81【相关文献】1.SPR传感器检测痕量炸药的研究进展2.基于AuNPs／rGO复合材料的电化学生物传感器用于Cu2＋痕量检测的研究3.基于电化学生物传感方法检测肾上腺素等生物小分子研究进展4.基于荧光生物传感器的真菌毒素检测方法研究进展5.快速检测痕量无机炸药新方法,检测灵敏度提高3000倍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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ＡｂｔａｔＨｉｈｓｌｃｉｉｅｅｔｎｏａｕｅｕｓａｃｓｍａｅｗｉＭＳｓｎｏ．ｏｉｄｆｄｔｃｉｇｓｒｃ：ｓｅｅｔｔｄｔｃｉｆｍｅｓｒｄｓｂｔｅｉｄｔＭＥｅｓｒＳｍｅｋｎｓｏｅｅｔｖｙｏｎｈｎｍｅｈｄａｅｎｄｆｒｎｒｎｉｌｓａｅｓｍｍａｉｅｔｅｒｄｆｉｎｉｓｏｅａｐｃｆｄｔｃｉｎｓｌｃｉｉｒｔｏｓｂｄｏｉｅｔｐｉｃｐｅｒｕｓｅｒｚｄ．ｈｉｅｃｅｃｅｎｔｅｔｏｅｅｔｅｅｔｔａｅｉｈｓｏｖｙ
感器进行了分析与比较，出其在选择性探测方面的不足与缺陷，出了可提高选择性的解决方法。指提关键词：选择性探测；痕量爆炸物探测；微硅梁；悬臂梁；电子机械系统微微
中图分类号：Ｔ３５Ｎ０文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ７７２０）７０９３００９８（ｏ８０－００一ｏ
０引言
悬臂梁温度的变化等来对爆炸物进行检测。此外，于爆基炸物的特征吸收光谱也可以进行痕量爆炸物探测．Ｊ１。ｕＭＭＳ痕量爆炸物探测器已经能够检测出ｌ量级Ｅ０的爆炸物蒸汽，并且实现了微型化 “ ，Ｊ目前面临的最主
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２０微系统（ｒｓｕｅａｄＭｃｓｔｅｎｌｉ）ＴａｄｃｒｎｉｙｅＴｈｏｇｓｎｏｒｓｍｃｏｅ
９
研究与探讨
ＭＥＭＳ痕量爆炸物传感器的探测选择性分析
齐永光，孔德义－．
（．１中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室安徽省仿生感知与
先进机器人技术重点实验室，安徽合肥２０３；３０１２中国科学技术大学自动化系。安徽合肥２０２）．３０６
摘
要：利用ＭＭＳ传感器对被测物进行高选择性探测。对几种不同探测原理的ＭＥＥＭＳ痕量爆炸物传
ｐｉｔｄｏｔａｄｔｅｐｓｉｌｏｕｉｎｆｔｉｒｂｅａｅａｓｒｐｓｄｏｎｅｕ，ｓｅｓｌｔｓｏｓｐｏｌｍｒｌｏｐｏｏｅ．ｎｈｏｂｏｈＫｅｒｓｄｔｃｉｎｓｌｃｉｉｙｗｏｄ：ｅｅｔｅｅｔｔｏｖｙ；ｔｃｘｌｓｖｅｅｔｎｒｅｅｐｏｉｅｄｔｃｉ；ｍｉｒｉｃｎｂａａｏｃｓｌｏｅｍ；ｍｉｒｃｔｅｅ；ＭＥＭＳｏｉｃｏａｉｖｒｎｌ
ＴｒｎｄｃｒＴｅｈｏｏｙ，ｎｔｔｔｆＩｔｌｇｎａｈｎｓＣｈｎｓａｅｙｏｃｅｃｓＨｅｅ３０１ＣｈｎａｓｕｅｃｎｌｇＩｓｉｕｅｏｎｅｌｅｔＭｃｉｅ，ｉｅｅＡｃｄｍｆＳｉｎｅ，ｆｉ０３，ｉａ；ｉ２
要问题是探测选择性问题，即如何识别出检测到的爆炸物
自从微悬臂梁被用做敏感元件以来，以其对多种环就
境变化高度敏感而著称，，悬臂梁对温度、如微湿度和环境压强等变化非常敏感Ｊ９５年，国橡树岭实验室的。１９美Ｔｕｄｔｈｎａ人采用微电子机械系统（ＭＳ技术研制出Ｔ等ＭＥ）
一
种用于气体检测的谐振硅梁【，日后采用该技术检测２为Ｊ
为何种爆炸物。
１几种不同探测原理的ＭＥＭＳ痕量爆炸物探测器１中国科学院上海微系统与信息技术研究所李昕欣）
爆炸物奠定了较好的基础。运用ＭＥＭＳ技术制造的微悬臂梁的显著特点是厚度小、积小、体质量轻、面积与体积表
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