Обнаружение взрывчатых веществ - Explosive detection

А Таможенная и пограничная служба США офицер с собакой для обнаружения взрывчатых веществ

Обнаружение взрывчатых веществ неразрушающий осмотр процесс, чтобы определить, содержит ли контейнер взрывчатый материал. Обнаружение взрывчатых веществ обычно используется в аэропорты, порты и для пограничный контроль.

Инструменты обнаружения

Колориметрия и автоматическая колориметрия

Использование колориметрических тестовых наборов для обнаружения взрывчатых веществ является одним из наиболее устоявшихся, простейших и наиболее широко используемых методов обнаружения взрывчатых веществ. Колориметрическое обнаружение взрывчатых веществ включает нанесение химического реагента на неизвестный материал или образец и наблюдение за цветовой реакцией. Обычные цветовые реакции известны и указывают пользователю, присутствует ли взрывчатый материал и во многих случаях группа взрывчатого вещества, из которого этот материал получен. Основными группами взрывчатых веществ являются нитроароматические взрывчатые вещества, взрывчатые вещества на основе сложного эфира нитрата и нитрамина, а также взрывчатые вещества на основе неорганических нитратов. Другие группы включают хлораты и пероксиды, которые не являются взрывчатыми веществами на нитрооснове. Поскольку взрывчатые вещества обычно содержат азот, обнаружение в основном состоит из азотистых соединений. Традиционные колориметрические тесты имеют недостаток: некоторые взрывчатые вещества (например, перекись ацетона) не содержат азота, и поэтому их труднее обнаружить.[1]

Собаки

Специально обученный собаки могут использоваться для обнаружения взрывчатых веществ с помощью их носа, который очень чувствителен к ароматы. Хотя они очень эффективны, их полезность снижается, когда собака устает или скучает.

Этих собак обучили специально обученные дрессировщики определять запахи нескольких распространенных взрывчатых веществ и уведомлять своего дрессировщика, когда они обнаруживают один из этих запахов. Собаки указывают на «попадание», предпринимая действия, которые их обучили обеспечивать - как правило, пассивную реакцию, например, сидение и ожидание.

Собака для обнаружения взрывчатых веществ была создана в 1970 году в Департаменте столичной полиции в Вашингтоне, округ Колумбия, тогдашним тренером Чарльзом Р. Киршнером.[2]

Собака для обнаружения взрывчатых веществ была впервые использована в Алжире в 1959 году под командованием генерала Константина.[3]

Недавние исследования показывают, что масс-спектрометрический анализ паров, например вторичная ионизация электрораспылением (SESI-MS), может способствовать обучению собак обнаружению взрывчатых веществ.[4]

Медоносные пчелы

Смотрите также: Дрессировка перепончатокрылых

Такой подход тренировали пары медоносные пчелы с современное компьютерное программное обеспечение для видео следить за пчелой на предмет стратегической реакции. Дрессированные пчелы служат 2 дня, после чего их возвращают в улей. Эта проверенная система еще не поступила в продажу. Биотехнологическая фирма Inscentinel утверждает, что пчелы более эффективны, чем собаки-ищейки.[5]

Механическое обнаружение запаха

Основная статья: Детектор следов взрывчатых веществ
Смотрите также: Машинное обоняние

Было разработано несколько типов машин для обнаружения следов для различных взрывчатых материалов. Наиболее распространенной технологией для этого приложения, применяемой в аэропортах США, является спектрометрия ионной подвижности (IMS). Этот метод похож на масс-спектрометрии (MS), где молекулы ионизируются, а затем перемещаются в электрическом поле в вакууме, за исключением того, что IMS работает при атмосферном давлении. Время, которое требуется иону в IMS, чтобы переместиться на определенное расстояние в электрическом поле, указывает на соотношение размера и заряда этого иона: ионы с большим поперечным сечением будут сталкиваться с большим количеством газа при атмосферном давлении и будут поэтому будьте медленнее.

Газовая хроматография (GC) часто сочетается с методами обнаружения, описанными выше, для разделения молекул перед обнаружением. Это не только улучшает характеристики детектора, но и добавляет еще одно измерение данных, поскольку время, необходимое для прохождения молекулы через ГХ, может использоваться в качестве индикатора ее идентичности. К сожалению, для ГХ обычно требуется баллонный газ, что создает проблемы с расходными материалами и простоту использования системы. Колонки для ГХ, работающие в полевых условиях, склонны к разложению из-за атмосферных газов и окисления, а также к утечке неподвижной фазы. Столбцы также должны быть очень быстрыми, поскольку многие приложения требуют, чтобы полный анализ был завершен менее чем за минуту.[нужна цитата ]

Спектрометрия

Технологии на основе спектрометр ионной подвижности (IMS) включают спектрометрия подвижности с ионной ловушкой (ITMS) и спектрометрия дифференциальной подвижности (DMS). Усиливающие флуоресцентные полимеры (AFP) используют молекулярное распознавание, чтобы «выключить» или подавить флуоресценция полимера. Хемилюминесценция часто использовался в 1990-х годах, но менее распространен, чем широко распространенный IMS. Делается несколько попыток миниатюризировать, упрочнить и сделать МС доступным для полевых приложений; например, аэрозоль полимер, который флуоресцирует синим под УФ-излучением, но бесцветен при взаимодействии с группами азота.[6]

Один метод сравнивает отраженное ультрафиолетовый, инфракрасный и видимый свет измерения на нескольких участках подозрительного материала. Это имеет преимущество перед обонятельными методами в том, что не нужно готовить образец. Имеется патент на портативный детектор взрывчатых веществ, использующий этот метод.[7]

Масс-спектрометрия считается наиболее актуальным новым методом спектрометрии.[8] У нескольких производителей есть продукты, которые находятся в стадии разработки, как в США, так и в Европе и Израиле.[9] включая Laser-Detect в Израиле, FLIR Systems и Syagen в США и SEDET в Европе.

Рентгеновские аппараты

Специально разработанный Рентгеновские аппараты может обнаруживать взрывчатые вещества, глядя на плотность исследуемых предметов. Они используют Компьютерная аксиальная томография основанные на системах, которые усовершенствованы специальным программным обеспечением, содержащим библиотеку угроз взрывчатых веществ и кодирование ложными цветами, чтобы помочь операторам с их специальными протоколами устранения угроз.[нужна цитата ] Обнаружение рентгеновских лучей также используется для обнаружения связанных компонентов, таких как детонаторы, но этого можно избежать, если такие устройства спрятаны внутри другого электронного оборудования.[10]

Недавно, машинное обучение разработаны алгоритмы, которые могут автоматически обнаруживать угрозу при рентгеновском сканировании. [11][12][13]

Активация нейтронов

Специально разработанные машины бомбардируют подозрительные взрывчатые вещества нейтронами и считывают сигнатуры распада гамма-излучения для определения химического состава образца. Самые ранние развитые формы Анализ нейтронной активации используют нейтроны низкой энергии для определения соотношений азота, хлора и водорода в рассматриваемых химических веществах и являются эффективным средством идентификации большинства обычных взрывчатых веществ. К сожалению, гораздо меньший Сечения тепловых нейтронов углерода и кислорода ограничивают способность этого метода определять их численность среди неизвестных видов, и отчасти по этой причине всемирные террористические организации предпочитают азот без взрывчатых веществ, таких как ТАТП при строительстве СВУ. Модификации протокола эксперимента могут позволить упростить идентификацию углеродных и кислородных частиц (например, использование неупругого рассеяния на быстрых нейтронах для получения обнаруживаемых гамма-лучей, в отличие от простого поглощения, происходящего с тепловыми нейтронами), но эти модификации требуют оборудования это непомерно сложнее и дороже, что препятствует их широкому внедрению.[14]

Кремниевые нанопроволоки для обнаружения следов взрывчатых веществ

Кремниевая нанопроволока, сконфигурированная как полевые транзисторы, продемонстрировала способность обнаруживать взрывчатые вещества, включая тротил, тэн и гексоген, с большей чувствительностью, чем у собак.[15][16] Обнаружение в этом методе выполняется путем пропускания жидкости или пара, содержащих целевое взрывчатое вещество, по поверхности чипа, содержащего от десятков до сотен чувствительных элементов на основе кремниевых нанопроволок. Молекулы взрывчатого материала взаимодействуют с поверхностью нанопроволоки и в результате вызывают заметное изменение электрических свойств нанопроволоки.

Средства обнаружения

А метка обнаружения могут быть добавлены при изготовлении взрывчатых веществ для облегчения обнаружения. Монреальская конвенция 1991 г. - это международное соглашение, требующее от производителей взрывчатых веществ делать это.[17] Пример с Семтекс, который теперь сделан с DMDNB добавлен в качестве тега обнаружения.[18] DMDNB является обычным теггантом, поскольку собаки к нему чувствительны. В Великобритании соответствующим законодательством являются Положения о маркировке пластических взрывчатых веществ для обнаружения 1996 года.[19]

Поддельные устройства

Министерство юстиции США предупредило в публикации Национального института юстиции «Руководство по выбору коммерческих систем обнаружения взрывчатых веществ для применения в правоохранительных органах (NIJ Guide 100-99)» о продолжающейся тенденции к продаже оборудования для обнаружения подделок. ничего не подозревающим потребителям. В отчете поименно упоминается Quadro Tracker, очевидная биолокационная штанга со свободно поворачивающейся штангой радиоантенны без работающих внутренних компонентов. 8–9 августа 2005 г. Технический отдел по обезвреживанию боеприпасов ВМФ через Целевую группу США по борьбе с терроризмом провел испытания SNIFFEX и пришел к выводу, что «портативный детектор СНИФФЕКС не работает»[20]

… Во всем мире существует довольно большое сообщество людей, которые верят в биолокация: древняя практика использования раздвоенных палочек, качающихся стержней и маятников для поиска подземных вод и других материалов. Эти люди считают, что многие типы материалов можно найти с помощью различных методов биолокации. Лозоискатели утверждают, что биолокационное устройство будет реагировать на любые скрытые аномалии, и необходимы годы практики, чтобы использовать устройство с распознаванием (способность заставлять устройство реагировать только на те искомые материалы). Современные лозоискатели разрабатывают различные новые методы для добавления различения к своим устройствам. Эти новые методы включают в себя молекулярную частотную дискриминацию (MFD) и дискриминацию по гармонической индукции (HID). MFD принял форму всего: от размещения ксерокопии Polaroid-фотографии желаемого материала в ручке устройства до использования стержней для биолокации в сочетании с электроникой генерации частоты (генераторы функций). Ни одна из этих попыток создать устройства, которые могут обнаруживать определенные материалы, такие как взрывчатые вещества (или любые материалы в этом отношении), не оказалась успешной в контролируемых двойных слепых научных тестах. Фактически, все испытания этих изобретений показали, что эти устройства работают не лучше, чем случайный случай ...[21]

Ряд поддельных устройств обнаружения в виде стержней для биолокации широко использовались в Ирак и Таиланд, в частности ADE 651 и GT200, где, как сообщается, им не удалось обнаружить бомбы, в результате которых сотни людей погибли и тысячи получили ранения.[нужна цитата ] Дополнительные названия фальшивых детекторов стержневого лозоходства включают ADE101, ADE650, Альфа 6, XK9, SNIFFEX, HEDD1, AL-6D, H3TEC, PK9.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Маршалл, Морис; Оксли, Джимми (2009). Аспекты обнаружения взрывчатых веществ.
  2. ^ Ньюлон, Кларк (1974). Полицейские собаки в действии. Нью-Йорк, Додд, Мид и компания.
  3. ^ Практическое руководство для спортивных и рабочих собак, Royal Canin, стр. 4.
  4. ^ Онг, Та-Сюань; Мендум, Тед; Геурцен, Джефф; Келли, Джуд; Остринская, Алла; Кунц, Родерик (2017-06-09). «Использование масс-спектрометрического анализа паров для повышения эффективности обнаружения взрывчатых веществ у собак». Аналитическая химия. 89 (12): 6482–6490. Дои:10.1021 / acs.analchem.7b00451. ISSN  0003-2700. PMID  28598144.
  5. ^ «Горячий выбор: британские технологические стартапы». BBC. 2007-09-05.
  6. ^ Баррас, Колин (2008-06-03). «Светящийся аэрозоль позволяет оперативникам CSI« запылать »взрывчатку». Служба новостей New Scientist.
  7. ^ Маллинз, Джастин (2008-05-28). «Переносной детектор взрывчатых веществ». Блоги новых ученых.
  8. ^ Возможности улучшения проверки пассажиров в аэропорту с помощью масс-спектрометрии, The National Academies Press, 2004 г., Дои:10.17226/10996, ISBN  978-0-309-09240-1.
  9. ^ «Люмин 9689 Узкие ворота» (PDF) (брошюра). Лазерное обнаружение. Архивировано из оригинал ( PDF ) на 2012-08-23. Получено 2012-04-11.
  10. ^ Найт, Уилл (10 августа 2006 г.). «Анализ: технологии обнаружения взрывчатых веществ». Служба новостей New Scientist.
  11. ^ Хейтц, Гереми; Чечик, Гал (2010). «Разделение объектов в наборах рентгеновских снимков». Конференция IEEE Computer Society по компьютерному зрению и распознаванию образов. IEEE: 2093–2100. Дои:10.1109 / cvpr.2010.5539887. ISBN  978-1-4244-6984-0. S2CID  2643208.
  12. ^ Мери, Доминго (2015), «Моделирование в рентгеновских испытаниях», Компьютерное зрение для рентгеновского тестирования, Cham: Springer International Publishing, стр. 241–266, Дои:10.1007/978-3-319-20747-6_7, ISBN  978-3-319-20746-9
  13. ^ Акчай, Самет; Брекон, Тоби П. (2017). «Оценка стратегий обнаружения объектов на основе области в рентгеновских снимках безопасности багажа». Международная конференция IEEE по обработке изображений (ICIP). IEEE: 1337–1341. Дои:10.1109 / icip.2017.8296499. ISBN  978-1-5090-2175-8. S2CID  3451234.
  14. ^ Точильный камень, Z. D .; Кирфотт, К. Дж. (2014). «Обзор обнаружения обычных взрывчатых веществ с использованием активного нейтронного опроса». Журнал радиоаналитической и ядерной химии. 301 (3): 629–39. Дои:10.1007 / s10967-014-3260-5. S2CID  93318773.
  15. ^ Prachi, Patel. "Сверхчувствительный детектор взрывчатых веществ". MIT Tech Review.
  16. ^ Энгель, Йони; Elnathan, R .; Певзнер, А .; Davidi, G .; Flaxer, E .; Патольский Ф. (10 сентября 2010 г.). «Сверхчувствительное обнаружение взрывчатых веществ с помощью кремниевых нанопроволок». Angewandte Chemie International Edition. 49 (38): 6830–35. Дои:10.1002 / anie.201000847. PMID  20715224.
  17. ^ «ХХ» (PDF), Международная конвенция, NIC.
  18. ^ «Семтекс». Архивировано из оригинал на 2009-08-05. Получено 2009-05-22.
  19. ^ Маркировка пластических взрывчатых веществ для целей обнаружения, ОПСИ, 1996 г.
  20. ^ "Отчет ВМФ" (PDF), S3, Amazon.
  21. ^ "NIJ Guide 100-99". Министерство юстиции США. Сентябрь 1999 г.