防爆安全检查

• 热氧化还原技术 • 热氧化还原技术是基于炸药分子的热分解以及 随后的NO 2 还原原理。样品被导入系统并穿过 浓缩管时, 浓缩管管道上涂有一层特殊的化学 物质, 用来有选择地吸附爆炸物蒸气。然后样 品被快速地加热分解并释放出可以探测的NO 2 分子。 • 化学试剂法 • 当化学试剂添加到样品上时, 样品会变色。向 样品里加入一系列的化学试剂, 观察每一次样 品颜色的变化, 以确定有无炸药
• 激光拉曼光谱技术 • 激光拉曼光谱法是基于运用激光作光源的拉 曼散射而建立起来的分析方法。拉曼散射是一 种分子光谱, 当物质分子受到光辐射照射时, 由于分子的振动或转动能级的跃迁使照射光被 吸收并重新散射出来, 散射光的波长可长于或 短于照射光的波长。拉曼散射的波长与物质的 结构有关, 可作定性分析的依据; 拉曼散射的 强度可作定量分析的依据[3]。该方法可用来 检测、确定物质的名称和含量,也可用于探测 液体炸药。美国AHURA 公司研制了一种便携式 拉曼光谱探测仪“首席卫士”(First Defender XL) , 如图4。研究表明[5] ,“首 席卫士”能鉴别2500 种液体和固体物质, 适 于探测鉴别各类液体。 • 图4 “首席卫士”探测仪
• 表面声波技术(SAW) • SAW 探测系统的主要组成部分是一个具有特定 共振频率的压电晶体。当分子沉积在晶体表面时, 晶体共振频率的变化与分子沉积的质量成正比, 此频率的变化还依赖于分子的属性、表面温度以 及晶体本身的化学性质。同上述两种方法一样, SAW 系统也需要与GC联用来识别炸药种类。根据 分子在GC 中不同的滞留时间, GCöSAW 系统可以 有效地区分不同的分子。另外, 该系统还能够区 分挥发性物质和挥发性物质。
块体炸药探测
• 块体炸药探测是指探测可见数量的炸药。通 常包括X、C射线成像技术和基于核的技术。X、 C射线都是高能电磁波, 当它们遇到物质时, • 会发生三种情况: 透射、被吸收、散射或反向 散射。根据这三种现象获得的信息, 可以探测 出物质的密度、原子序数等特征量。炸药的特 征就是密度高、原子序数低。当前X 射线成像 技术包括: 单能X 射线技术、双能X 射线技术、 CT 技术、反向散射技术和荧光透视技术。炸 药探测的核技术主要包括核四极矩共振技术和 中子技术。与成像技术相比, 基于核的技术探 测性能更好。
• 由于原子核周围的电场是由其周围的带电粒子 所决定的, 故不仅不同原子核的电四极矩共振 频率不同, 即使同一种原子核处在不同的分子 中时, 也会因分子内部结构的不同而使得电四 极矩共振频率不同。可见, 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, 而且可以判定是哪种分子, 核四极矩共振技术 的这一特性使其应用到炸药探测中成为可能 [6]。由表1 可见, 炸药富含氮。氮原子核呈 椭球形, 电四极矩不为零, 可作为炸药的一种 特征成分对其进行探测。美国的量子磁公司运 用核四极矩共振技术研制出了NQR 500 中子探 测系统(图5) ,现在主要用于机场检测行李、 包裹等大型物体。
方法。 2、仪器检查法。仪器检查法是安全检查人员借助 一定的安全仪器设备，既凭感官触觉，又凭借专用器材 的提示，运用掌握的爆炸知识搜寻检查目标，从而发现 爆炸物品的方法。 3、动物检查法。动物检查法是指安全检查人员利用 某些生物活动物对炸药的特殊反应，来搜寻目标。（如： 警犬）
防爆服
扫雷器也称探雷器。该探测器最早用于战场。
2、非接触式电子听音器。它的构成体系与接 触式大体相同，只是其探头里装有非接触式感 应器。
• 前言 • 近年来, 恐怖爆炸事件频频发生在世界各地, 各种形式的炸药和爆炸装置被用于恐怖犯罪活 动, 造成了大量的人员伤亡和财产损失。为了 把恐怖活动遏制在未遂状态, 人们把目光更多 地投注在依靠物理、化学等科学技术手段对爆 炸物的探测与识别上。国外对这一领域进行了 大量深入的研究, 在我国, 由于起步较晚, 与 国外相比还很大差距。因此, 有针对性地研究 国外爆炸物探测与识别技术, 对于加快我国在 这一领域的发展有着重要的现实意义。
• C射线成像技术 • C射线成像技术的基本原理与X 射线相似, 由于C射线的穿透 力更强, 照射在被检物上时生成的图像质量更好。目前国外研 制了一种名为“车辆与集装箱检查系统”(VACIS ) 的C射线探 测系统, 据称,该系统可以探测到集装箱中的汽车[1,4] 。 • 核四极矩共振(NQR) • NQR 是一种新兴的爆炸物探测技术。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(相应于原子核体积中具有对称轴的旋转椭球体部分) 与 电场相互作用而呈现一定的电四极矩, 电四极矩的存在, 使得 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 部施加一射频场, 原子核就会发生能级跃迁, 即发生原子核电 四极矩共振。产生共振的条件满足下列方程式: • $E = hv 0 • 式中$E ——原子核能级的能量之差; • h ——普朗克常量; • v0 ——共振吸收的频率。
不同的物质可能因为离子尺寸和质量相似 而表现出相同的迁移率。为了解决这个问题, 国外发明了一种叫做GCöIMS 的组合系统。分 子在进入IMS 之__前, 先经过气相层析仪(GC) 进行预先分馏。GC 是一中空的管道, 管道里 涂有特殊的化学物质, 这些化学物质有选择 地与某些物质的分子发生作用, 以此来影响 该分子在GC 中的漂移速度, 分子穿过GC 所 用的时间称为滞留时间[1,2] 。这样, 即使 分子表现出相同的迁移率也会由于滞留时间 不同而被区分开来。
• 电脑断层技术(CT) • 该技术是由医学上的CT 成像技术发展而来的。X 射线 穿过物体后被探测, 得到在某个方向上的图像。然后不 断地旋转X 射线源和探测器重新得到一系列的二维图像 (基本上是旋转1°进行一个成像) , 将得到的二维交叉 片段成像, 输入计算机处理后组合成三维图像。由于CT 采用的是交叉片段成像, 因此可以有效地识别隐藏的物 体。 • X 射线反向散射成像技术 • X 射线反向散射成像技术是最近几年发展较快的一门 新型探测技术。当X 射线与被检物质相互作用时会发生 散射, X 射线的反向散射量是不同物质的特征量, 据此 可以区分低Z 物质和高Z 物质[4]。X 射线反向散射成像 系统既提供标准的X 射线成像, 又提供反向散射X 射线 成像。标准的X 射线成像可以鉴定高Z 物质(如金属)。 反向散射X 射线成像能准确探测有机物质(低Z) 如塑性 炸药。通过比较这两种图像就能鉴别出物质的成分。
• 其它成像技术 • 立体断层X 射线成像技术。这是一种基于X 射线逐行扫描的三维成像技术。与CT 技术相 比, 其优越性在于: CT 成像缺少数据并且需 要许多片段图像来进行图像重构。而该技术只 需要通过一对透射 • 图像间的几何关系就能再现三维图像数据。介 电泳成像技术。该成像技术使用低能微波照射 物体, 测量物体的电介质和损失系数, 物体的 介电性能与其物理、化学性质有关。该系统将 测得的电介质与已知的电介质(如人体电介质) 相比较从而辨别出异常区域。低能X 射线反散 射成像技术。该技术利用低能X 射线反向散射 来检查人体和找出藏在人体上的炸药等违禁物 品。
爆炸物探测与识别的技术类型
• 爆炸物探测与识别技术有很多种, 根据有关资 料归纳统计[1] , 该技术主要分为两大类: 微 量炸药探测和块体炸药探测, 大致如图1 所示。
微量炸药探测
• 微量炸药探测是指对微量(肉眼很难看见) 的爆炸品残留物进行取样和分析的技术。 爆炸品在处理过程中总会留下气体或固体 颗粒形式的残留物, 通过搜集这些残留物 并使用相关的探测技术对其进行分析, 从 而判断是否存在爆炸物。常见的微量炸药 探测技术有离子迁移光谱等电化学技术和 激光拉曼光谱技术。
电子听音技术
电子听音器也称“电子听诊器”。主要用于探测机 械定时器和电子定时装置发出的声音，利用其高敏 度、高放大的接触式传感来探测，以确定是否有爆 炸装置。目前使用的电子听音器主要有两类： 1、接触式电子听音器。由探头、控制源、滤波 増波系统、耳机组成。这是早期产品，应用固体间 传感震动波的固体传播原理。
防爆安全检查
近年来，犯罪分子利用爆炸手段在 公共场所进行爆炸活动的事件明显增加， 目前，防爆安全检查主要采用以下三种方法：一般 警犬搜爆 发案次数和危害程趋势度呈逐年上升趋 检查方法、仪器检查法、动物检查法。 炸物品 1、一般检查法。一般检查法是指安全检查人员不 势，如何加强爆炸物的检查和安全处置 借助任何防爆安检仪器设备，只凭个人的生理感觉和经 预防爆炸时间的发生，维护社会公共安 验来搜寻检查目标（包括物体、场所等）。这是最基本 全已成为公安机关的一项重要工作
图3 EXPRAY 野外探测工具箱
• 质谱分析技术(MS) 与二次质谱技术 • 质谱法的理论依据是: 具有不同质荷比(即质量 与所带电荷之比) 的离子在磁场中所受的作用力不 同, 因而运动方向也不同, 导致彼此分离。经过分 别捕获收集, 可以确定离子的种类和相对含量, 最 后求得样品的定性和定量分析结果[3]。有的质谱 仪还与GC 联用以提高准确率。MS 作为一种有效的 实验室技术, 目前已经运用于野外, 该系统具有良 好的识别能力。二次质谱技术的基本原理与之相似, 只是使用两层质谱仪。离子通过第一层质Hale Waihona Puke Baidu仪后, 具有不同质荷比的离子被分离开来, 被分离出的离 子与中性原子核(如氦He ) 发生碰撞, 结果是大分 子变成小离子, 而小离子的质量则可以通过第二层 质谱仪测定。这种技术可以精确测定多种炸药, 误 报率比较低。
• 单能X 射线成像技术 • 该技术使用单一能量的X 射线, X 射线在穿 过物质时被吸收, 强度被衰减, 衰减强度与每 种物质的衰减系数以及该物质的密度、厚度有 关。所以最终成像反映的是被测物体对X 射线 的吸收程度, 它只适于探测炸弹等高密度物质。 • 双能X 射线成像技术 • 采用高、低两种能量的X 射线对被检物进行 扫描时, 由于高Z 物质在两种能量水平下的成 像都呈现暗色, 而低Z 物质则在低能X 射线照 射下的成像呈现较暗的颜色。计算机通过分析 比较高能、低能X射线获得的两幅独立图像, 最后鉴别出被检物中的有机物(低Z) 和无机物 (高Z)。
• 电子俘获技术 • 与前面几种方法一样, 电子俘获技术也需要与GC 联用。它的工作原理是: 首先使用放射源将气体混 合物电离成自由电子, 自由电子在流向阳极时产生 一恒定电流。从GC 分馏出来的分子与这些电子混合 以后, 炸药分子因捕获电子带上负电, 结果只有少 数电子流向阳极, 使得恒定电流减弱。探测器通过 分析这种变化来判断炸药的存在。 • 8 紫外荧光技术 • 荧光是一种光致发光现象, 物质在吸收紫外光以 后, 可发出与紫外光波长相同或较长波长的荧光。 研究发现[1,4] , 在一定条件下, 荧光强度与被测 物质的浓度成正比。因此, 通过测量荧光的强度可 以定量测定许多痕量无机和有机组分。
下面介绍各种探测技术的原理以及 相关的探测设备。
• 微量炸药探测技术; • 离子迁移光谱技术( IMS) • IMS 是最普通的微量炸药探测技术, 其工作原 理是: 在离化区, 炸药的蒸气分子或固体颗粒 与电子作用而变成负离子, 负离子在迁移区发 生漂移, 大致如图2 所示。其漂移的速度取决 于离子的质量、电荷和尺寸。在有效控制迁移 区电场强度的情况下, 测量出离子的迁移率 (指单位电场强度下离子的漂移速度)。根据离 子的迁移率可以识出每种离子的原始物质。
化合光技术(CL) 大多数炸药都含有硝基(- NO 2 ) 或硝酸酯基 (- ONO 2) , 在化合光系统中, 炸药分子首先被 加热分解产生NO。NO 与臭氧(O3) 在真空腔反应 产生激发态的NO 23 分子,NO 23 衰变成非激发的 NO 2 时,将辐射一种具有特定频率的红外光子 ( IR)。通过光电倍增器探测该红外光子, 光电倍 增器的输出信号与真空腔中NO 含量成正比, 据此 可以判断被检物中是否存在炸药。由于NO 分子不 仅存在于炸药中, 化肥、香水等物质的热分解也 产生NO , 所以单独使用CL 技术不能够辨认炸药 种类, 通常要与气相层析仪(GC) 联用。