Быстрое обнаружение и идентификация взрывчатых веществ



Портативный анализатор состава – Портативный спектрометр комбинационного рассеяния

Введение

Быстрое и точное определение взрывчатых веществ – одна из центральных задач подразделений МВД, МЧС, ФСБ и других служб безопасности. Огромный грузопассажирский поток через терминалы аэропортов, городские транспортные системы, таможни и пограничные пункты требует надёжных и эффективных систем обнаружения потенциально опасных предметов, упаковок и грузов.

Используемые в настоящее время типовые рентгеновские интроскопы дают изображение предметов, находящихся в упаковках без идентификации их химического состава. Более современные рентгеновские системы для определения ВВ используют эффективный атомный номер (Zeff) и плотность. Однако из-за ограничений по избирательности эти системы очень часто реагируют на безопасные материалы, такие как шоколад и пластики, как на ВВ. В основном, работающие сейчас рентгеновские и нейтронные системы определить пероксидные ВВ, такие как перекись ацетона (ТАТР) и гексаметилен трипероксид диамин (HMDT), не могут. В настоящее время чрезвычайно требуются надёжные портативные системы для быстрой и точной идентификации ВВ и исходных веществ для их изготовления (прекурсоров).

Сдвиг частоты комбинационного рассеяния, 1/см

Рис.1 Спектры комбинационного рассеяния света (КРС) тринитротолуола, ТАТР, HMDT и гидрокарбоната натрия. По этим спектрам вещество можно однозначно идентифицировать.

Спектроскопия комбинационного рассеяния

Данный прибор – портативный спектрометр комбинационного рассеяния – быстро и в полевых условиях идентифицирует различные ВВ. Идентифицируются, как твёрдые ВВ, так и жидкие. Принцип действия основан на спектроскопии комбинационного рассеяния. Источником возбуждающего излучения служит лазер, который облучает анализируемое вещество. Комбинационное рассеяние света (КРС) возникает в результате не упругого взаимодействия фотонов лазерного луча с молекулами этого вещества. Рассеянные фотоны регистрируются датчиком с дисперсией по частоте – получается КРС спектр анализируемого вещества. Расположение пиков на спектре по частоте и интенсивность этих пиков, т.е. сам КРС спектр для каждого вещества свой. По этим спектрам и происходит идентификация ВВ так же, как идентифицируют человека по его отпечаткам пальцев.

Данный прибор единственный в своём роде лёгкий портативный КРС спектрометр, предназначенный для идентификации твёрдых и жидких веществ в полевых условиях. Он устанавливает новые стандарты точности, срока службы, надёжности и простоты использования, отвечающих вызовам настоящего времени. Прибор может установить химический состав материала менее, чем за 30 секунд.

В процессе анализа полученный КРС спектр сравнивается со спектрами более тысячи веществ, хранящимися в библиотеке прибора – его уникальной базе данных. В библиотеке имеются данные по различным ВВ, как для военного, так и гражданского применения, а также данные по прекурсорам – исходным веществам – для изготовления этих ВВ, например данные о перекиси водорода, нитрате аммония, жидких топливах, ацетоне серной кислоте и т.д. Пользователь может легко дополнить библиотеку спектров данными о веществах, которые его интересуют. Анализ веществ может проводиться сквозь стенки прозрачных стеклянных и пластиковых контейнеров – ёмкостей. Также можно идентифицировать вещество в смесях.

Сдвиг частоты комбинационного рассеяния, 1/см

Рис.2 Спектры комбинационного рассеяния света (КРС) дизельного топлива, нитрата аммония, перекиси водорода и лимонной кислоты

Прибор является альтернативой установкам для быстрого обнаружения и идентификации ВВ на основе рентгеновских, нейтронных и IMS (СПИ) методах. Использование КРС спектров делает данный прибор более избирательным по сравнению с рентгеновскими и нейтронными установками. Прибор является уникальным инструментом для точной идентификации химического состава веществ. Его использование даст соответствующим службам дополнительные преимущества в отражении потенциальных террористических угроз.

Обнаружение и идентификации ВВ сквозь стенки контейнеров

На Рис. 3 показана идентификация ВВ через полупрозрачную стенку ёмкости для пищи. Луч лазера проходит сквозь стенку полипропиленовой ёмкости. Рассеянные КРС фотоны детектируются датчиком с дисперсией по частоте. Полученный КРС спектр сравнивается со спектрами из библиотеки и вещество идентифицируется. В данном примере в ёмкости содержался нитрат аммония. Вещество было идентифицировано менее, чем за 30 секунд без открытия ёмкости. Результаты анализа сразу же выводятся на дисплей, и сохраняются в памяти прибора для дальнейшей обработки.

Рис.3 Использование прибора для определения нитрата аммония в закрытой ёмкости для пищи.

Заключение

Прибор обеспечивает быстрое и точное обнаружение и идентификацию ВВ бесконтактным способом. Идеально подходит для контроля на грузопассажирских терминалах и для использования в полевых условиях подразделениями МВД, МЧС, ФСБ и другими службами безопасности. Результаты анализа могут быть получены в течение 30-ти секунд без прямого контакта с потенциально опасным материалом.