炸药探测方法现状及前景
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（二）中子活化检测技术[2] 中子活化检测技术是射线无损检测技术的 一种，由于中子本身的许多特殊性质，导致中子 检测技术在射线无损检测和无损评价中起着其 他检测方法不可替代的作用。中子不带电，当它 射入物质时，和核外电子几乎没有相互作用，主 要是与原子核发生作用，因此中子的反应几率 主要决定于核的性质，且中子不需要克服库仑 力的障碍，能量极低的中子也能与核发生各种 反应。 元素的原子核在具有一定能量的中子轰击 下,将会发生核反应,放射出 γ 射线。由于核反应 放射的 γ 射线能量与元素种类有关,因而可以通 过测量 γ 射线能量能量来判断是何种元素。引 发这种核反应的难易程度, 常使用中子活化截 面。某种元素的活化截面较大，那么在一定强度 的中子流轰击下，这种元素的原子核就比较容 易发生核反应，或者说只要较短的时间发生核 反应。反之，则需要较长时间，甚至难以发生核 反应。所有炸药都具有氮、氢含量高,而且氮、氢、 氧、碳的含量有特殊比例的特点。对 γ 射线探测 器得到的谱线进行积分, 可以确定各原子的含 量和比例,进而判断其分子结构，准确的探测出 炸药类型。中子对爆炸物的检测主要包括两个 方面: 一是使用中子检测器识别是否存在爆炸 物,如机场、海关的安检系统对货柜、集装箱的检 测,战场上对地雷的探测等;二是利用中子照相 技术对爆炸物的内部成分和形状进行检测,进一 步 确 认 爆 炸 物 , 如 子 弹 、导 爆 索 等 , 是 否 存 在 杂 质、空隙等缺陷。 （三）太赫兹检测技术[3] 太 赫 兹 (terahertz,THz) 波 , 又 称 T 射 线 (T rays),是指频率在 0.1～10THz 范围内的电磁波,传 统上也被称为亚毫米波或者远红外线。它在电 磁波谱中位于微波与红外辐射之间。产生 THz
第 7 卷第 3 期 2009 年 9 月
甘肃警察职业学院学报
Journal Of GANSU Police Vocational College
Vol.7 No.3 Sep.2009
炸药探测方法现状及前景
张润生 1 许月玲 2 （1. 中国人民公安大学 北京
2. 白银市公安局 甘肃 白银
100038； 730090）
气体分析探测技术、离子迁移谱检测技术 属于化学型探测技术，气体分析的数据量很丰 富，可分辨组成成分复杂的物质。与此相比，离 子迁移率谱的分辨多种物质的能力相对差一 些。因此，一些设备将这二种技术结合起来，谱 图联用，建立起对爆炸物的二维探测平台，进一 步提高了爆炸物品的探测精度。
四、结束语 本文所论述的各种检测技术各有其自身的 优点、适应条件和应用价值，但也存在着一些局 限性。为了更为可靠的探测物体中是否存在炸 药，需要遵循点面结合的原则，并充分考虑各种 检测方法的特殊性，包括探测源、检测器、噪声 抑制、信号提取和软件开发等技术难题，还要考 虑被检测物的材料、质地、体积，以及潜在炸药 的种类、形态和数量等。随着近年来高新技术的 飞速发展，恐怖活动所采用炸弹类别也开始向 多样化和隐蔽化的趋势不断发展。探测炸药的 技术手段也日臻成熟，探测炸药的利器也日益 丰富和完善。如利用细菌探测炸药、利用金属的
【内容摘要】 文章总结和介绍了当前国内外常用的炸药检测技术和最新进展；对各种探测方 法进行了比较和研究，分析了不同方法的优缺点、适用条件和适用范围。
【关 键 词】 检测技术；技术比较；前景
一、引言 公元 1864 年诺贝尔发明了炸药，并随之在 多个行业获得了广泛的应用。炸药的发明对世 界的政治、经济和军事格局都产生了巨大而深 远的影响。但伴随着炸药应用范围的扩大和炸 药应用技术的普及,炸药的安全管理问题逐渐凸 现出来。尤其是近年来,国际范围内的恐怖活动 和事件频繁发生,如美国俄克拉荷马城政府大楼 卡车炸弹爆炸案、洛克比空难案、印尼巴厘岛连 环爆炸案、伦敦连环爆炸案等都是因为恐怖分 子使用了威力巨大的炸药而造成了极为惨重的 后果。 随着中国进入社会转型期，社会矛盾的不 断深化，国内的爆炸事件也不时发生，如阳泉爆 炸案、海南三亚爆炸案、石家庄爆炸案、昆明公 交车爆炸案等等。因此，面对不断升级的炸药爆 炸威胁，每个国家都必须在炸药的安全管理技 术方面投入更多的研究力量,尤其是在炸药探测 方面。目前，当务之急是研制出大、中、小型和 高、中、低档各类炸药检测仪器,并使其逐步形成
张润生 许月玲：炸药探测方法现状及前景
辐射最常用的有两种方法，分别是光整流方法 与光导天线的方法。光整流方法是利用了晶体 的非线性性质，当一束强脉冲激光照射到晶体 上时产生差频效应，脉冲光中不同频率成分之 间的频率差有一部分恰好位于 THz 波段，这种 方法的好处是得到的 THz 谱比较宽，尤其随着 超快技术的不断发展，可以得到脉冲宽度非常 窄的脉冲激光，从而使得到的 THz 光谱大大拓 宽，但受到晶体非线性转化效率的限制，此种方 法得到的 THz 波能量一般较弱；另一种方法是 通过光导天线来产生 THz 辐射，强的泵浦激光 照射到半导体材料上激发出自由电子，在半导 体材料两端加上一定频率的交变电压，称为偏 压，自由电子在交变电场中做周期性运动，从而 产生电磁辐射，调整偏压的频率，就可使产生的 辐射位于 THz 波段，用光导天线的方法可以产 生能量较强的 THz 波，但输出的 THz 光谱较窄。 太 赫 兹 时 域 谱 分 析 (THz -TDS) 是 通 过 测 量 脉 冲 THz 辐射穿过物体或从物体表面反射的信号,获 取材料的相关物理化学信息的一种新技术。利 用 THz-TDS 可以得到物质的 THz 光谱。由于偶 极子的振动和转动跃迁,很多有机分子在该 THz 频率范围内具有很强的吸收和色散,不同物质的 THz 光谱往往呈现出不同的特征,它为分子的构 像提供了唯一的标识信息(指纹谱)。因此，通过 它可以实现物质成分的鉴别。
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电子，即电子云的分布决定的，也就是有分子内 部构造决定的,故不仅不同的原子核因具有不同 的四极体而使电四极矩共振频率不同,就是同一 种原子核处在不同的分子中,其电四极矩共振频 率也不相同。所以,一旦检测到电四极矩共振信 号,则不但可以判定是哪种原子核,而且可以判 定是何种物质分子,正是利用核四极矩共振技术 这一特点来探测炸药的。
（五）γ 射线背散射探测技术[5] γ 射线背散射探测技术也是一种非常传统 的探测技术，它是用一个定向发射 r 射线的同位 素放射源探测被检查的物体，接受被物体反射 回来的射线信号，通过计数值的大小（或计数声 音的密集程度）物体里是否有可疑的物体。 （六）气体分析探测技术[6] 气体分析探测炸药是一种化学分析方法。 炸药具有挥发性，生产、运输过程中，会有少量 气体逸出。通过收集爆炸物品的挥发气体或沾 染颗粒, 采用气相色谱分析技术来判断可爆物 体。这种检测方法对于挥发性较强炸药和沾染 物较多的可爆物是非常有效的。 （七）离子迁移谱检测技术[7] 离子迁移谱检测技术是通过研究离子的迁 移率和淌度的物理特征来实现分子高灵敏度检 测的技术，即在确定的温度、气压、电场条件下， 通过研究离子自身尺寸、质量、电荷量对离子的 迁移率和淌度的影响和在迁移谱上的表征，实现 对极微量化学物质的微粒和蒸气的探测和认定。 三、各种方法的比较 X 射线检测技术、γ 射线背散射探测技术、 中子活化检测技术、太赫兹检测技术、核四极共 振检测技术都属于能量型探测技术，但它们都 有各自的优点和缺点。X 射线检测技术属于能 量分析型设备的升级技术，国际上称为 AT 型设 备，它的核心技术在于射线谱的优化和软件算 法，它采用优化能谱的 X 射线，可以更准确的区 分被检测物质的等效原子序数，可以达到自动 识别可疑炸药物的功能。根据包裹危险物的程 度可以设定相应的报警阈值，但漏检率也会相 应的变化。γ 射线背散射探测技术只适应于检查 均匀物体中是否夹带，对于复杂的包裹就不适 合了。 相比前两种检测技术，中子活化检测技术 具有高探测灵敏度、高准确性、自动化程度高的
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刑事技术
特点，不过中子活化检测技术也存在某些不足， 如中子检测爆炸物的技术是一个复杂的系统工 程，包括中子源、探测器、电子学技术，且中子检 测设备具有比 X 射线、γ 射线背散检测设备更 高的放射性，被检测物体受到中子照射后会产 生活化变性，会给周围环境带来很大的污染，中 子的防护比前两者更难，设备价格贵，占地面积 大。
收稿日期：2009- 08- 07 第一作者简介：张润生（1981—），男，河北高碑店人，2007 级中国人民公安大学安全检测及管理工程研究生。
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系统中,X 射线穿透物体, 在探测器上分别得到 高能衰减和低能衰减。材料识别是利用特定物 质对高能 X 射线和低能 X 射线的衰减不同来确 定, 通常用高能 X 射线的衰减比上低能 X 射线 的衰减, 或低能 X 射线的衰减比上高能 X 射线 的衰减来区分材料,并用 K 值来表示。K 值与物 质原子序数有着密切关系。两组能量的实现方 式以是双源双探系统，也可以使用脉冲双能 量切换的射线源。
刑事技术
涡流效应探测炸药、利用超声波探测炸药、利用 不同物质的介电常数探测炸药、利用金属再辐 射雷达探测炸药、利用无人直升机探测炸药、利 用铁磁体的染磁场探测炸药等等。近些年来，还 出现了采用多种技术手段和设备联合进行探测
二、检测技术简介 （一）X 射线检测技术[1] X 射线自伦琴 1895 年发现至今已有 110 多 年历史,在此期间人们深入了解其性质,发现 X 射线可以用于安全检查的领域。X 射线是一种 电中性射线，X 射线探测仪是最为传统的炸药 探测技术, 原理为检测通过物体后的 X 射线能 量的变化。某些情况下,使用两种不同能量的 X 射线同时透过物体,从而根据厚度和原子数来区 分物质— ——X 射线双能量。双能量 X 射线安检
（四）核四极共振检测技术[4] 物质中的每一个原子核总是处于周围带电 粒子所形成的电磁场中, 如果电场梯度不为零, 原子核的四极体与电场发生相互作用而呈现一 定的电矩,即电四极矩。由于电四极矩的作用,使 原子核具有相应的能量,表现为一系列分立的能 级。如果从外部施加一电磁场,普朗克恒量与电 磁场的频率的乘积 hν 等于原子核电四极矩能 级的能量 ΔE 时，原子核便吸收外部电磁场能量 而从低能级跃迁到高能级,同样处于高能级的原 子核之差也会辐射出相应频率的电磁波而回到 低能级，这就是原子核电四极矩共振(NQR)。 产生电四极矩共振，必须具备三个条件：一 是原子核的电四极矩不为零；二是这个原子核 周围的电场梯度不为零；三是有合适的外加电 磁场。前二者是物质本身的内在因素,后者是人 为施加的外部条件。 由于原子核周围的电场是 由其他带电粒子主要是核外电子和邻近的外层
核四极共振检测技术的不足之处是，它只 对固体物质敏感。优点是它全部的装置只包括 射频激励和接收两大部分，完全是电子设备，不 使用放射性物质，没有污染和防护等问题，环境 适应能力远远胜于 X 射线检测技术、γ 射线背 散射探测技术、中子活化检测技术，设备的复杂 性大大低于 X 射线和 γ 射线背散的装置，它具 有探测率高、虚报极低、速度快的优势。
太赫兹检测技术的优点在于它具有太赫兹 辐射的光子能量低，不会对备检物产生辐射危 害，并且太赫兹对各种包装材料都有很好的穿 透特性，适应于对比度不高的目标成像，对物质 的太赫兹光谱进行分析还可以辨别物质所含的 化学成分，太赫兹电磁波的光子能量只有毫电 子伏特的量级，与 X 射线相比，不会因为光致电 离而破坏被检测的物质。
具有一定覆盖面的立体式炸药安全管理网络。 就目前来说,国内外关于炸药检测技术的方法很 多，具有代表性的主要有: X 射线检测技术、中 子活化检测技术、太赫兹检测技术、核四极矩共 振检测技术、生物探测技术等。这些检测技术各 具特色,适用范围不一,应用也各有局限性。本文 基于作者对各类安检技术的应用,对现行的主要 检测技术进行了比较和研究,分析了不同技术的 优缺点、适用条件和适用范围,并对各种检测技 术作出了一定的展望。
第 7 卷第 3 期 2009 年 9 月
甘肃警察职业学院学报
Journal Of GANSU Police Vocational College
Vol.7 No.3 Sep.2009
炸药探测方法现状及前景
张润生 1 许月玲 2 （1. 中国人民公安大学 北京
2. 白银市公安局 甘肃 白银
100038； 730090）
气体分析探测技术、离子迁移谱检测技术 属于化学型探测技术，气体分析的数据量很丰 富，可分辨组成成分复杂的物质。与此相比，离 子迁移率谱的分辨多种物质的能力相对差一 些。因此，一些设备将这二种技术结合起来，谱 图联用，建立起对爆炸物的二维探测平台，进一 步提高了爆炸物品的探测精度。
四、结束语 本文所论述的各种检测技术各有其自身的 优点、适应条件和应用价值，但也存在着一些局 限性。为了更为可靠的探测物体中是否存在炸 药，需要遵循点面结合的原则，并充分考虑各种 检测方法的特殊性，包括探测源、检测器、噪声 抑制、信号提取和软件开发等技术难题，还要考 虑被检测物的材料、质地、体积，以及潜在炸药 的种类、形态和数量等。随着近年来高新技术的 飞速发展，恐怖活动所采用炸弹类别也开始向 多样化和隐蔽化的趋势不断发展。探测炸药的 技术手段也日臻成熟，探测炸药的利器也日益 丰富和完善。如利用细菌探测炸药、利用金属的
【内容摘要】 文章总结和介绍了当前国内外常用的炸药检测技术和最新进展；对各种探测方 法进行了比较和研究，分析了不同方法的优缺点、适用条件和适用范围。
【关 键 词】 检测技术；技术比较；前景
一、引言 公元 1864 年诺贝尔发明了炸药，并随之在 多个行业获得了广泛的应用。炸药的发明对世 界的政治、经济和军事格局都产生了巨大而深 远的影响。但伴随着炸药应用范围的扩大和炸 药应用技术的普及,炸药的安全管理问题逐渐凸 现出来。尤其是近年来,国际范围内的恐怖活动 和事件频繁发生,如美国俄克拉荷马城政府大楼 卡车炸弹爆炸案、洛克比空难案、印尼巴厘岛连 环爆炸案、伦敦连环爆炸案等都是因为恐怖分 子使用了威力巨大的炸药而造成了极为惨重的 后果。 随着中国进入社会转型期，社会矛盾的不 断深化，国内的爆炸事件也不时发生，如阳泉爆 炸案、海南三亚爆炸案、石家庄爆炸案、昆明公 交车爆炸案等等。因此，面对不断升级的炸药爆 炸威胁，每个国家都必须在炸药的安全管理技 术方面投入更多的研究力量,尤其是在炸药探测 方面。目前，当务之急是研制出大、中、小型和 高、中、低档各类炸药检测仪器,并使其逐步形成
张润生 许月玲：炸药探测方法现状及前景
辐射最常用的有两种方法，分别是光整流方法 与光导天线的方法。光整流方法是利用了晶体 的非线性性质，当一束强脉冲激光照射到晶体 上时产生差频效应，脉冲光中不同频率成分之 间的频率差有一部分恰好位于 THz 波段，这种 方法的好处是得到的 THz 谱比较宽，尤其随着 超快技术的不断发展，可以得到脉冲宽度非常 窄的脉冲激光，从而使得到的 THz 光谱大大拓 宽，但受到晶体非线性转化效率的限制，此种方 法得到的 THz 波能量一般较弱；另一种方法是 通过光导天线来产生 THz 辐射，强的泵浦激光 照射到半导体材料上激发出自由电子，在半导 体材料两端加上一定频率的交变电压，称为偏 压，自由电子在交变电场中做周期性运动，从而 产生电磁辐射，调整偏压的频率，就可使产生的 辐射位于 THz 波段，用光导天线的方法可以产 生能量较强的 THz 波，但输出的 THz 光谱较窄。 太 赫 兹 时 域 谱 分 析 (THz -TDS) 是 通 过 测 量 脉 冲 THz 辐射穿过物体或从物体表面反射的信号,获 取材料的相关物理化学信息的一种新技术。利 用 THz-TDS 可以得到物质的 THz 光谱。由于偶 极子的振动和转动跃迁,很多有机分子在该 THz 频率范围内具有很强的吸收和色散,不同物质的 THz 光谱往往呈现出不同的特征,它为分子的构 像提供了唯一的标识信息(指纹谱)。因此，通过 它可以实现物质成分的鉴别。
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甘肃警察职业学院学报
电子，即电子云的分布决定的，也就是有分子内 部构造决定的,故不仅不同的原子核因具有不同 的四极体而使电四极矩共振频率不同,就是同一 种原子核处在不同的分子中,其电四极矩共振频 率也不相同。所以,一旦检测到电四极矩共振信 号,则不但可以判定是哪种原子核,而且可以判 定是何种物质分子,正是利用核四极矩共振技术 这一特点来探测炸药的。
（五）γ 射线背散射探测技术[5] γ 射线背散射探测技术也是一种非常传统 的探测技术，它是用一个定向发射 r 射线的同位 素放射源探测被检查的物体，接受被物体反射 回来的射线信号，通过计数值的大小（或计数声 音的密集程度）物体里是否有可疑的物体。 （六）气体分析探测技术[6] 气体分析探测炸药是一种化学分析方法。 炸药具有挥发性，生产、运输过程中，会有少量 气体逸出。通过收集爆炸物品的挥发气体或沾 染颗粒, 采用气相色谱分析技术来判断可爆物 体。这种检测方法对于挥发性较强炸药和沾染 物较多的可爆物是非常有效的。 （七）离子迁移谱检测技术[7] 离子迁移谱检测技术是通过研究离子的迁 移率和淌度的物理特征来实现分子高灵敏度检 测的技术，即在确定的温度、气压、电场条件下， 通过研究离子自身尺寸、质量、电荷量对离子的 迁移率和淌度的影响和在迁移谱上的表征，实现 对极微量化学物质的微粒和蒸气的探测和认定。 三、各种方法的比较 X 射线检测技术、γ 射线背散射探测技术、 中子活化检测技术、太赫兹检测技术、核四极共 振检测技术都属于能量型探测技术，但它们都 有各自的优点和缺点。X 射线检测技术属于能 量分析型设备的升级技术，国际上称为 AT 型设 备，它的核心技术在于射线谱的优化和软件算 法，它采用优化能谱的 X 射线，可以更准确的区 分被检测物质的等效原子序数，可以达到自动 识别可疑炸药物的功能。根据包裹危险物的程 度可以设定相应的报警阈值，但漏检率也会相 应的变化。γ 射线背散射探测技术只适应于检查 均匀物体中是否夹带，对于复杂的包裹就不适 合了。 相比前两种检测技术，中子活化检测技术 具有高探测灵敏度、高准确性、自动化程度高的
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刑事技术
特点，不过中子活化检测技术也存在某些不足， 如中子检测爆炸物的技术是一个复杂的系统工 程，包括中子源、探测器、电子学技术，且中子检 测设备具有比 X 射线、γ 射线背散检测设备更 高的放射性，被检测物体受到中子照射后会产 生活化变性，会给周围环境带来很大的污染，中 子的防护比前两者更难，设备价格贵，占地面积 大。
收稿日期：2009- 08- 07 第一作者简介：张润生（1981—），男，河北高碑店人，2007 级中国人民公安大学安全检测及管理工程研究生。
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刑事技术
系统中,X 射线穿透物体, 在探测器上分别得到 高能衰减和低能衰减。材料识别是利用特定物 质对高能 X 射线和低能 X 射线的衰减不同来确 定, 通常用高能 X 射线的衰减比上低能 X 射线 的衰减, 或低能 X 射线的衰减比上高能 X 射线 的衰减来区分材料,并用 K 值来表示。K 值与物 质原子序数有着密切关系。两组能量的实现方 式以是双源双探系统，也可以使用脉冲双能 量切换的射线源。
刑事技术
涡流效应探测炸药、利用超声波探测炸药、利用 不同物质的介电常数探测炸药、利用金属再辐 射雷达探测炸药、利用无人直升机探测炸药、利 用铁磁体的染磁场探测炸药等等。近些年来，还 出现了采用多种技术手段和设备联合进行探测
二、检测技术简介 （一）X 射线检测技术[1] X 射线自伦琴 1895 年发现至今已有 110 多 年历史,在此期间人们深入了解其性质,发现 X 射线可以用于安全检查的领域。X 射线是一种 电中性射线，X 射线探测仪是最为传统的炸药 探测技术, 原理为检测通过物体后的 X 射线能 量的变化。某些情况下,使用两种不同能量的 X 射线同时透过物体,从而根据厚度和原子数来区 分物质— ——X 射线双能量。双能量 X 射线安检
（四）核四极共振检测技术[4] 物质中的每一个原子核总是处于周围带电 粒子所形成的电磁场中, 如果电场梯度不为零, 原子核的四极体与电场发生相互作用而呈现一 定的电矩,即电四极矩。由于电四极矩的作用,使 原子核具有相应的能量,表现为一系列分立的能 级。如果从外部施加一电磁场,普朗克恒量与电 磁场的频率的乘积 hν 等于原子核电四极矩能 级的能量 ΔE 时，原子核便吸收外部电磁场能量 而从低能级跃迁到高能级,同样处于高能级的原 子核之差也会辐射出相应频率的电磁波而回到 低能级，这就是原子核电四极矩共振(NQR)。 产生电四极矩共振，必须具备三个条件：一 是原子核的电四极矩不为零；二是这个原子核 周围的电场梯度不为零；三是有合适的外加电 磁场。前二者是物质本身的内在因素,后者是人 为施加的外部条件。 由于原子核周围的电场是 由其他带电粒子主要是核外电子和邻近的外层
核四极共振检测技术的不足之处是，它只 对固体物质敏感。优点是它全部的装置只包括 射频激励和接收两大部分，完全是电子设备，不 使用放射性物质，没有污染和防护等问题，环境 适应能力远远胜于 X 射线检测技术、γ 射线背 散射探测技术、中子活化检测技术，设备的复杂 性大大低于 X 射线和 γ 射线背散的装置，它具 有探测率高、虚报极低、速度快的优势。
太赫兹检测技术的优点在于它具有太赫兹 辐射的光子能量低，不会对备检物产生辐射危 害，并且太赫兹对各种包装材料都有很好的穿 透特性，适应于对比度不高的目标成像，对物质 的太赫兹光谱进行分析还可以辨别物质所含的 化学成分，太赫兹电磁波的光子能量只有毫电 子伏特的量级，与 X 射线相比，不会因为光致电 离而破坏被检测的物质。
具有一定覆盖面的立体式炸药安全管理网络。 就目前来说,国内外关于炸药检测技术的方法很 多，具有代表性的主要有: X 射线检测技术、中 子活化检测技术、太赫兹检测技术、核四极矩共 振检测技术、生物探测技术等。这些检测技术各 具特色,适用范围不一,应用也各有局限性。本文 基于作者对各类安检技术的应用,对现行的主要 检测技术进行了比较和研究,分析了不同技术的 优缺点、适用条件和适用范围,并对各种检测技 术作出了一定的展望。