Wykrywacz śladów materiałów wybuchowych
Wykrywacze śladów materiałów wybuchowych ( ETD ) to urządzenia do wykrywania materiałów wybuchowych , które są w stanie wykrywać materiały wybuchowe o małej wielkości. Wykrywanie odbywa się poprzez próbkowanie niewidocznych „śladowych” ilości cząstek stałych. Urządzenia podobne do ETD są również wykorzystywane do wykrywania narkotyków . Sprzęt jest używany głównie na lotniskach i innych obszarach wrażliwych, uważanych za podatne na akty bezprawnej ingerencji.
Charakterystyka
Wrażliwość
Granica wykrywalności jest zdefiniowana jako najmniejsza ilość materiału wybuchowego, którą detektor może wykryć w sposób niezawodny. Wyraża się ją w nanogramach (ng), pikogramach (pg) lub femtogramach (fg), przy czym fg jest lepsze niż pg lepsze niż ng. Można ją również wyrazić w częściach na miliard (ppb), częściach na bilion (ppt) lub częściach na kwadrylion (ppq).
Czułość jest ważna, ponieważ większość materiałów wybuchowych ma niską prężność par. Detektor o najwyższej czułości najlepiej wykrywa opary materiałów wybuchowych.
Lekka waga
Przenośne wykrywacze materiałów wybuchowych muszą być jak najlżejsze, aby użytkownicy nie męczyli się podczas trzymania ich. Ponadto lekkie detektory można łatwo umieścić na robotach.
Rozmiar
Przenośne detektory materiałów wybuchowych muszą być jak najmniejsze, aby umożliwić wykrywanie materiałów wybuchowych w trudno dostępnych miejscach, takich jak pod samochodem lub w koszu na śmieci.
Czas zimnego rozruchu i czas analizy
Czas uruchomienia każdego detektora śladowego to czas potrzebny detektorowi do osiągnięcia optymalnej temperatury do wykrycia substancji pochodzących z przemytu.
Technologie
Kolorymetria
Wykorzystanie kolorymetrycznych zestawów testowych do wykrywania materiałów wybuchowych jest jedną z najstarszych, najprostszych i najczęściej stosowanych metod wykrywania materiałów wybuchowych. Kolorymetryczne wykrywanie materiałów wybuchowych polega na nałożeniu odczynnika chemicznego na nieznany materiał lub próbkę i obserwowaniu reakcji barwnej. Typowe reakcje barwne są znane i wskazują użytkownikowi, czy obecny jest materiał wybuchowy, aw wielu przypadkach grupa materiałów wybuchowych, z której pochodzi materiał. Główne grupy materiałów wybuchowych to nitroaromatyczne materiały wybuchowe, azotanowe estry i nitraminy, improwizowane materiały wybuchowe niezawierające grup nitrowych, które obejmują nieorganiczne materiały wybuchowe na bazie azotanów, materiały wybuchowe na bazie chloranów i materiały wybuchowe na bazie nadtlenków.
Spektrometria ruchliwości jonów
Wykrywanie materiałów wybuchowych za pomocą spektrometrii ruchliwości jonów (IMS) opiera się na prędkościach jonów w jednorodnym polu elektrycznym. Istnieją pewne warianty IMS, takie jak spektrometria ruchliwości pułapki jonowej (ITMS) lub nieliniowa zależność od ruchliwości jonów (NLDM), które są oparte na zasadzie IMS. Czułość urządzeń korzystających z tej technologii jest ograniczona do poziomów pg. Technologia ta wymaga również jonizacji próbek materiałów wybuchowych, którą przeprowadza się za pomocą źródła radioaktywnego, takiego jak nikiel-63 lub ameryk-241 . Technologia ta jest stosowana w większości dostępnych na rynku wykrywaczy materiałów wybuchowych, takich jak GE VaporTracer, Smith Sabre 4000 oraz rosyjskich MO-2M i MO-8. [ potrzebne źródło ] Obecność materiałów radioaktywnych w tych urządzeniach powoduje problemy regulacyjne i wymaga specjalnych zezwoleń w portach celnych. Czujki te nie mogą być serwisowane w terenie i mogą stwarzać zagrożenie promieniowaniem dla operatora, jeśli obudowa czujki pęknie z powodu niewłaściwej obsługi. Co dwa lata [ wymagane wyjaśnienie ] kontrole takiego sprzętu są obowiązkowe w większości krajów przez agencje regulacyjne, aby upewnić się, że nie ma wycieków promieniowania. Utylizacja tego sprzętu jest również kontrolowana ze względu na długi okres półtrwania użytego materiału radioaktywnego.
Jonizacja przez elektrorozpylanie , analiza ruchliwości (DMA) i tandemowa spektrometria mas (MS/MS) są wykorzystywane przez SEDET (Sociedad Europea de Detección) w „Air Cargo Explosive Screener (ACES)”, przeznaczonym do kontenerów ładunków lotniczych, które są obecnie opracowywane w Hiszpanii. [ potrzebne źródło ]
Termoredoks
Technologia ta opiera się na rozkładzie substancji wybuchowej z następczą redukcją grup nitrowych. Większość wojskowych materiałów wybuchowych to związki nitrowe , które zawierają duże ilości grup NO2 . Wybuchowe opary są wciągane z dużą prędkością do adsorbera, a następnie poddawane pirolizie. Następnie wykrywa się obecność grup nitrowych w produktach poddanych pirolizie. Ta technologia ma znacznie więcej fałszywych alarmów, ponieważ wiele innych nieszkodliwych związków ma również mnóstwo grup nitrowych. Na przykład większość nawozów zawiera grupy nitrowe, które są fałszywie identyfikowane jako materiały wybuchowe, a czułość tej technologii jest również dość niska. Popularnym detektorem wykorzystującym tę technologię jest Scintrex Trace EVD 3000.
Chemiluminescencja
Technologia ta opiera się na luminescencji niektórych związków, gdy przyczepiają się one do cząstek wybuchowych. Jest to najczęściej stosowane w sprzęcie nieelektronicznym, takim jak spraye i papiery testowe. Czułość jest dość niska, rzędu nanogramów.
Wzmacniający polimer fluorescencyjny
Wzmacniający polimer fluorescencyjny (AFP) to obiecująca nowa technologia oparta na syntetyzowanych polimerach, które wiążą się z cząsteczkami wybuchowymi i dają wzmocniony sygnał po wykryciu. Gdy do tego celu stosuje się związki nie będące polimerami, wygaszanie fluorescencji przez ślady materiałów wybuchowych jest niewykrywalne. Gdy amplifikowany polimer fluorescencyjny w cienkich warstwach absorbuje foton światła, polimery w stanie wzbudzonym ( ekcytony ) są w stanie migrować wzdłuż szkieletu polimeru i między sąsiednimi warstwami polimeru. Czujniki te zostały pierwotnie wykonane w celu wykrycia trinitrotoluenu . W przypadku AFP związanie jednej cząsteczki TNT powoduje znaczne wygaszenie fluorescencji ze względu na sprzężoną strukturę polimerów. Doniesiono, że w praktyce polimery powodują 100-1000-krotny wzrost wzmocnienia odpowiedzi wygaszania.
„Podczas życia w stanie wzbudzonym ekscyton rozchodzi się przez przypadkowy spacer po skończonej objętości filmu polimerowego”. Gdy TNT lub jakakolwiek inna cząsteczka pozbawiona elektronów (tj. akceptująca elektrony) wejdzie w kontakt z polimerem, tworzy się tak zwana „pułapka” niskoenergetyczna. „Jeśli ekscyton migruje do miejsca związanej cząsteczki z niedoborem elektronów przed przejściem z powrotem do stanu podstawowego, ekscyton zostanie uwięziony (proces nieradioaktywny) i po zdarzeniu wzbudzenia nie będzie obserwowana fluorescencja. Ponieważ ekscyton próbkuje wiele potencjalnych miejsc wiązania analitu podczas swojego życia w stanie wzbudzonym, prawdopodobieństwo, że ekscyton pobierze próbkę zajętego miejsca „receptora” i zostanie wygaszony, znacznie wzrasta.
Detektory śladów materiałów wybuchowych wykorzystujące AFP, znane jako detektory materiałów wybuchowych Fido , zostały pierwotnie opracowane w ramach programu Dog's Nose Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA), a obecnie są produkowane przez firmę FLIR Systems . Obecna generacja zapewnia szerokopasmowe wykrywanie śladów materiałów wybuchowych i waży mniej niż 3 funty. Czułość jest rzędu femtogramów (1 × 10-15 gramów ). Jest to jedyna taka technologia w tej dziedzinie, która może osiągnąć taką czułość.
Spekrtometria masy
Ostatnio jako kolejna technologia ETD pojawiła się spektrometria mas (MS). Przyjęcie spektrometrii mas powinno obniżyć wskaźniki fałszywych alarmów często związanych z ETD ze względu na wyższą rozdzielczość podstawowej technologii. [ Potrzebne źródło ] Wykorzystuje również nieradioaktywną metodę jonizacji, ogólnie wtórną jonizację przez elektrorozpylanie (SESI-MS). Stosowana głównie w stacjonarnych systemach ETD, spektrometria mas może zostać zminiaturyzowana do ręcznego ETD.