Методы обнаружения легколетучих взрывчатых веществ

1.

Методы обнаружения
легколетучих взрывчатых
веществ
Группа ТТ16-08ТД
Пашкевич А.В.

2.

Методы обнаружения взрывных устройств можно разделить на два основных типа: прямые и косвенные.
Прямые методы позволяют сделать вывод о наличии (или отсутствии) в подозреваемом объекте взрывчатого
вещества. Эти методы реализуются в газоанализаторах и других аналитических приборах, основанных на
физико-химических принципах.
В работе газоаналитических приборов, применяемых для обнаружения взрывчатых веществ, фактически
копируется принцип, реализуемый при использовании собак, — выявление объекта, содержащего
взрывчатое вещество по наличию в окружающем пространстве паров или микрочастиц этого вещества.
Лучшие из существующих в настоящее время газоанализаторов по чувствительности и селективности
заметно уступают обонянию собаки. Но в то же время газоанализаторы незаменимы в решении ряда задач
благодаря таким свойствам и функциям, как возможность работать в течение практически неограниченного
времени, идентифицировать тип взрывчатого вещества и документировать результат обнаружения.

3.

Чувствительность — это минимальное количество вещества или минимальная концентрация паров в
воздухе, на которую способен реагировать данный аналитический прибор.
Селективность — способность достоверно различать химические вещества.
Если при невысокой чувствительности газоанализатора снижается вероятность обнаружения, иными
словами, увеличивается частота «пропусков», то недостаточная селективность приводит к низкой
помехозащищенности прибора и высокому уровню ложных тревог.

4.

В применяемых в настоящее время газоанализаторах для обнаружения взрывчатых веществ реализуются два
основных метода: спектрометрия ионной подвиж-ности (дрейф-спектрометрия) и газовая хроматография.
Представленные на рынке газоаналитические приборы можно разделить на две основные группы: детекторы
и анализаторы.
При более тщательном анализе используемых методов обнаружения взрывчатых веществ различают методы
газовой хроматографии, дрейф-спектрометрии ионов, хемилюминесцентный метод, метод молекулярных
ядер конденсации (МОЯК), колориметрический метод на основе цветных селективных аналитических
реакций.

5.

Детекторы — это портативные приборы, которые обнаруживают присутствие молекул взрывчатого
вещества в воздухе, как правило, без отнесения к конкретному типу.
Обнаружение происходит в режиме реального времени при прохождении через детектор потока воздуха,
отбираемого в непосредственной близости от объекта. Детекторы эффективны при поиске легколетучих
взрывчатых веществ, таких как нитроэфиры, нитроглицерин (динамиты) и тротил. Для создания приборов
данного типа используется метод спектрометрии ионной подвижности (сложная характеристика, зависящая
от массы иона, его заряда и строения). Вероятность и степень ионизации молекул вещества в воздухе,
непосредственно отбираемом от объекта, сильно зависят от внешних условий, например от влажности. В
связи с этим для детектора характерна (и допустима) несколько повышенная вероятность ложных
срабатываний. Путем совершенствования как аналитического блока, так и математической обработки
получаемых сигналов удается уменьшить влияние негативных факторов и повысить селективность прибора.

6.

В отличие от детекторов, анализаторы способны не только обнаруживать взрывчатые вещества, но и
определять их групповую принадлежность к конкретному типу. Для этого производят компьютерную
обработку результатов анализа и используют соответствующие банки данных по взрывчатым веществам.
Как правило, анализаторы работают с предварительным накоплением пробы, поэтому продолжительность
анализа больше, чем в случае детекторов. Анализаторы имеют значительные габариты и массу и более
высокое энергопотребление. Существенным преимуществом перед детекторами является большая
достоверность получаемой анализаторами информации.

7.

Дрейф-спектрометры. Действие детекторов взрывчатых веществ данного вида основано на ионизации
газового потока, разделении частиц в электрическом поле и их регистрации. Дрейф-спектрометры
отличаются быстродействием (от сотых долей до нескольких секунд). Детектор данного вида определяет
взрывчатые вещества, в которых имеются нитроглицерин и тротил, обладающие при положительной
температуре окружающей среды высокой степенью летучести. Приборы позволяют проводить
бесконтактную пробу воздуха (на расстоянии до 15–25 см от предполагаемого размещения взрывного
устройства или заряда), а также анализ содержащегося в нем взрывчатых веществ.

8.

В классической технологии спектрометрии подвижности ионов измерение подвижности ионов состоит
происходит следующим образом: после ионизации молекул исследуемой пробы измеряется дрейф ионов в
потоке нейтрального газа под действием электрического поля, после чего определяется время дрейфа ионов
путем регистрация молекул детектором, регистрирующим ионный ток. Дрейф ионов в потоке нейтрального
газа под действием электрического поля позволяет разделить ионы вдоль направления дрейфа
соответственно их подвижностям. Эти ионы генерируются в процессе химической ионизации при
атмосферном давлении. Материал образца нагревается до выделения пара, который направляется в
небольшую камеру потока, где молекулы ионизируются источником бета-излучения. После этого
ионизированные ионы - разделенные в соответствии со своим размером, массой и геометрией - ускоряются
по направлению к детектору.
Так как прибор работает в условиях атмосферного давления, обладает высокой чувствительностью
обнаружения, портативный, с низким энергопотреблением, технология стала наиболее практичным методом
для обнаружения следов взрывчатых, отравляющих, наркотических веществ.

9.

Газовые хроматографы. Действие приборов данного вида основано на разделении пробы воздуха с
помощью сорбента, который наносится на поверхность капилляров в поликапиллярной колонке. Газовые
хроматографы обладают высокой разрешающей способностью и чувствительностью до 0,01 мкг/м3.
Управление устройством и обработка результатов исследования проводится с помощью встроенных
микропроцессоров. Прибор может быть подключен к компьютеру.
Многофункциональность применения газовых хроматографов обеспечивается за счет программного
обеспечения, предназначенного для обработки сигналов, которые подает такой детектор. При работе
устройства проводится отбор микрочастиц взрывчатого вещества, их нагрев до испарения и анализ.

10.

Газовая хроматография – это метод колоночной хроматографии, в котором подвижная фаза находится в
состоянии газа, движущегося через колонку, заполненную неподвижной фазой. В газовой хроматографии
разделение компонентов осуществляется в потоке инертного газа за счет их неодинакового
взаимодействия с неподвижной фазой при температуре колонки от комнатной до 300–3500 С. Различают
два варианта газовой хроматографии в зависимости от характера неподвижной фазы – газоадсорбционную
и газожидкостную хроматографию (ГЖХ). В газоадсорбционной хроматографии неподвижной фазой
служит твердый адсорбент, и разделение компонентов происходит за счет их различной способности
адсорбироваться на поверхности твердых частиц. В ГЖХ неподвижная фаза представляет собой
высококипящую жидкость, которая наносится в виде тонкой пленки на твердый носитель. В основе
механизма разделения лежит различие в коэффициентах распределения веществ между жидкой и
газообразной фазой.