Spårdetektor för sprängämnen

Spårdetektorer för sprängämnen ( ETD ) är utrustning för detektering av explosiva varor som kan detektera sprängämnen av liten storlek. Detekteringen åstadkoms genom provtagning av icke-synliga "spår"-mängder av partiklar. Enheter som liknar ETD används också för att upptäcka narkotika . Utrustningen används främst på flygplatser och andra utsatta områden som anses vara känsliga för olagliga handlingar.

Egenskaper

Känslighet

Detektionsgräns definieras som den lägsta mängd explosivt material som en detektor kan detektera på ett tillförlitligt sätt. Det uttrycks i termer av nanogram (ng), picogram (pg) eller femtogram (fg) där fg är bättre än pg bättre än ng. Det kan också uttryckas i delar per miljard (ppb), delar per biljon (ppt) eller delar per kvadrillion (ppq).

Känslighet är viktig eftersom de flesta sprängämnen har ett lågt ångtryck. Detektorn med högst känslighet är bäst på att detektera ångor av explosiva ämnen på ett tillförlitligt sätt.

Lättvikt

Bärbara explosiva detektorer måste vara så lätta som möjligt för att användarna inte ska bli trötta när de håller dem. Dessutom kan lättviktsdetektorer enkelt placeras ovanpå robotar.

Storlek

Bärbara explosiva detektorer måste vara så små som möjligt för att möjliggöra avkänning av explosiva ämnen på svåråtkomliga platser som under en bil eller i en papperskorg.

Kallstarttid och analystid

Uppstartstiden för en spårdetektor är den tid som detektorn kräver för att nå den optimerade temperaturen för detektering av smuggelgods.

Teknologier

Kolorimetri

Användningen av kolorimetriska testsatser för explosiv detektering är en av de äldsta, enklaste och mest använda metoderna för detektering av explosiva ämnen. Kolorimetrisk detektering av explosiva ämnen innebär att man applicerar ett kemiskt reagens på ett okänt material eller prov och observerar en färgreaktion. Vanliga färgreaktioner är kända och indikerar för användaren om det finns ett explosivt material närvarande och i många fall vilken grupp av sprängämnen som materialet härrör från. De största grupperna av sprängämnen är nitroaromatiska sprängämnen, nitratester och nitraminsprängämnen, improviserade sprängämnen som inte innehåller nitrogrupper, vilket inkluderar oorganiska nitratbaserade sprängämnen, kloratbaserade sprängämnen och peroxidbaserade sprängämnen.

Jonmobilitetsspektrometri

Explosiv detektering med hjälp av jonmobilitetsspektrometri (IMS) är baserad på jonernas hastigheter i ett enhetligt elektriskt fält. Det finns några varianter av IMS såsom Ion trap mobilitetsspektrometri (ITMS) eller icke-linjärt beroende av jonmobilitet (NLDM) som är baserade på IMS-principen. Känsligheten hos enheter som använder denna teknik är begränsad till pg-nivåer. Tekniken kräver också jonisering av provexplosivämnen som åstadkoms av en radioaktiv källa som nickel-63 eller americium-241 . Denna teknik finns i de flesta kommersiellt tillgängliga explosiva detektorer som GE VaporTracer, Smith Sabre 4000 och ryskbyggda MO-2M och MO-8. av radioaktivt material i dessa utrustningar orsakar regulatoriska problem och kräver speciella tillstånd vid Dessa detektorer kan inte servas på fältet och kan utgöra en strålningsrisk för operatören om detektorns hölje spricker på grund av felaktig hantering. Vartannat år kontroller är obligatoriska av sådan utrustning i de flesta länder av tillsynsmyndigheter för att säkerställa att det inte finns några strålningsläckor. Bortskaffande av denna utrustning är också kontrollerad på grund av den höga halveringstiden för det radioaktiva materialet som används.

Elektrosprayjonisering , mobilitetsanalys (DMA) och tandemmasspektrometri (MS/MS) används av SEDET (Sociedad Europea de Detección) för "Air Cargo Explosive Screener (ACES)", inriktad på flygfraktcontainrar som för närvarande utvecklas i Spanien.

Termo redox

Denna teknik är baserad på nedbrytning av explosiv substans följt av reduktion av nitrogrupperna. De flesta sprängämnen av militär kvalitet är nitroföreningar och har ett överflöd av NO ₂ -grupper på sig. Explosiva ångor dras in i en adsorbator med hög hastighet och pyroliseras sedan. Närvaron av nitrogrupper i de pyroliserade produkterna detekteras sedan. Denna teknik har betydligt fler falsklarm eftersom många andra ofarliga föreningar också har ett överflöd av nitrogrupper. Till exempel har de flesta gödselmedel nitrogrupper som felaktigt identifieras som sprängämnen, och känsligheten för denna teknik är också ganska låg. En populär detektor som använder denna teknik är Scintrex Trace EVD 3000.

Kemiluminescens

Denna teknik är baserad på luminescensen hos vissa föreningar när de fäster på explosiva partiklar. Detta används mest i icke-elektronisk utrustning som sprayer och testpapper. Känsligheten är ganska låg i storleksordningen nanogram.

Amplifierande fluorescerande polymer

Amplifying fluorescent polymer (AFP) är en lovande ny teknologi och bygger på syntetiserade polymerer som binder till explosiva molekyler och ger en förstärkt signal vid detektion. När föreningar som inte är polymerer används för sådana ändamål är släckningen av fluorescensen med spår av sprängämnen inte detekterbar. När amplifiering av fluorescerande polymer i tunna filmer absorberar en foton av ljus, kan exciterade polymerer ( excitoner ) migrera längs polymerryggraden och mellan de intilliggande polymerfilmerna. Dessa sensorer tillverkades ursprungligen för att detektera trinitrotoluen . I AFP resulterar bindning av en TNT-molekyl i släckning av fluorescens signifikant på grund av den konjugerade strukturen hos polymererna. Det har rapporterats att polymererna i praktiken resulterar i 100-1000-faldig ökning av amplifieringen av släckningssvaret.

"Under dess livstid för exciterat tillstånd fortplantar sig excitonen genom en slumpmässig vandring genom en ändlig volym av polymerfilmen." När TNT, eller någon annan elektronbrist (dvs. elektronaccepterande) molekyl kommer i kontakt med polymeren, bildas en så kallad "fälla" med låg energi. "Om excitonen migrerar till platsen för den bundna elektrondefekta molekylen innan den går tillbaka till grundtillståndet, kommer excitonen att fångas (en icke-radioaktiv process), och ingen fluorescens kommer att observeras från excitationshändelsen. Eftersom excitonen tar prov på många potentiella analytbindningsställen under dess livstid för exciterat tillstånd, är sannolikheten att excitonen kommer att ta prov på ett ockuperat "receptorställe" och släckas avsevärt."

Ett exempel på en amplifierande fluorescerande polylmer

De explosiva spårdetektorerna som använder AFP, kända som Fido Explosives Detectors , utvecklades ursprungligen under Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Dog's Nose-program och produceras nu av FLIR Systems . Den nuvarande generationen, ger bredbandsspårexplosiv detektion och väger mindre än 3 lbs. Känsligheten är i storleksordningen femtogram (1 × 10 ⁻¹⁵ gram). Detta är den enda sådan teknik på området som kan uppnå sådan känslighet.

Masspektrometri

Nyligen har masspektrometri (MS) dykt upp som en annan ETD-teknik. Användning av masspektrometri bör sänka antalet falska larm som ofta förknippas med ETD på grund av den högre upplösningen hos kärnteknologin. Den använder också en icke-radioaktiv joniseringsmetod i allmänhet sekundär elektrosprayjonisering (SESI-MS). Används främst i stationära ETD-system, masspektrometri kan miniatyriseras för handhållen ETD.