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1、防爆安全檢查培訓,近年來，犯罪分子利用爆炸手段在公共場所進行爆炸活動的事件明顯增加，發案次數和危害程趨勢度呈逐年上升趨勢，如何加強爆炸物的檢查和安全處置預防爆炸時間的發生，維護社會公共安全已成為公安機關的一項重要工作,（一）場地、車輛防爆安全檢查的一般方法,目前，防爆安全檢查主要采用以下三種方法：一般檢查方法、儀器檢查法、動物檢查法。1、一般檢查法。一般檢查法是指安全檢查人員不借助任何防爆安檢儀器設備，只憑個人的生理感覺和經驗來搜尋檢查目標（包括物體、場所等）。這是最基本方法。2、儀器檢查法。儀器檢查法是安全檢查人員借助一定的安全儀器設備，既憑感官觸覺，又憑借專用器材的提示，運用掌握的爆炸知識2、搜尋檢查目標，從而發現爆炸物品的方法。3、動物檢查法。動物檢查法是指安全檢查人員利用某些生物活動物對炸藥的特殊反應，來搜尋目標。（如：警犬）,(二）掃雷探測技術,掃雷器也稱探雷器。該探測器最早用于戰場。,電子聽音技術,2、非接觸式電子聽音器。它的構成體系與接觸式大體相同，只是其探頭里裝有非接觸式感應器。,前言近年來,恐怖爆炸事件頻頻發生在世界各地,各種形式的炸藥和爆炸裝置被用于恐怖犯罪活動,造成了大量的人員傷亡和財產損失。為了把恐怖活動遏制在未遂狀態,人們把目光更多地投注在依靠物理、化學等科學技術手段對爆炸物的探測與識別上。國外對這一領域進行了大量深入的研究,在我國,由于起步較晚,與國外相比還3、很大差距。因此,有針對性地研究國外爆炸物探測與識別技術,對于加快我國在這一領域的發展有著重要的現實意義。,爆炸物探測與識別技術有很多種,根據有關資料歸納統計1,該技術主要分為兩大類:微量炸藥探測和塊體炸藥探測,大致如圖1 所示。,爆炸物探測與識別的技術類型,微量炸藥探測,微量炸藥探測是指對微量(肉眼很難看見)的爆炸品殘留物進行取樣和分析的技術。爆炸品在處理過程中總會留下氣體或固體顆粒形式的殘留物,通過搜集這些殘留物并使用相關的探測技術對其進行分析,從而判斷是否存在爆炸物。常見的微量炸藥探測技術有離子遷移光譜等電化學技術和激光拉曼光譜技術。,塊體炸藥探測,塊體炸藥探測是指探測可見數量的炸藥。通常4、包括X、C射線成像技術和基于核的技術。X、C射線都是高能電磁波,當它們遇到物質時,會發生三種情況:透射、被吸收、散射或反向散射。根據這三種現象獲得的信息,可以探測出物質的密度、原子序數等特征量。炸藥的特征就是密度高、原子序數低。當前X 射線成像技術包括:單能X 射線技術、雙能X 射線技術、CT 技術、反向散射技術和熒光透視技術。炸藥探測的核技術主要包括核四極矩共振技術和中子技術。與成像技術相比,基于核的技術探測性能更好。,下面介紹各種探測技術的原理以及相關的探測設備。,微量炸藥探測技術;離子遷移光譜技術(IMS)IMS 是最普通的微量炸藥探測技術,其工作原理是:在離化區,炸藥的蒸氣分子或固體顆5、粒與電子作用而變成負離子,負離子在遷移區發生漂移,大致如圖2 所示。其漂移的速度取決于離子的質量、電荷和尺寸。在有效控制遷移區電場強度的情況下,測量出離子的遷移率(指單位電場強度下離子的漂移速度)。根據離子的遷移率可以識出每種離子的原始物質。,不同的物質可能因為離子尺寸和質量相似而表現出相同的遷移率。為了解決這個問題,國外發明了一種叫做GCIMS 的組合系統。分子在進入IMS 之_前,先經過氣相層析儀(GC)進行預先分餾。GC 是一中空的管道,管道里涂有特殊的化學物質,這些化學物質有選擇地與某些物質的分子發生作用,以此來影響該分子在GC 中的漂移速度,分子穿過GC 所用的時間稱為滯留時間1,26、。這樣,即使分子表現出相同的遷移率也會由于滯留時間不同而被區分開來。,化合光技術(CL)大多數炸藥都含有硝基(-NO 2)或硝酸酯基(-ONO 2),在化合光系統中,炸藥分子首先被加熱分解產生NO。NO 與臭氧(O3)在真空腔反應產生激發態的NO 23 分子,NO 23 衰變成非激發的NO 2 時,將輻射一種具有特定頻率的紅外光子(IR)。通過光電倍增器探測該紅外光子,光電倍增器的輸出信號與真空腔中NO 含量成正比,據此可以判斷被檢物中是否存在炸藥。由于NO 分子不僅存在于炸藥中,化肥、香水等物質的熱分解也產生NO,所以單獨使用CL 技術不能夠辨認炸藥種類,通常要與氣相層析儀(GC)聯用。,表7、面聲波技術(SAW)SAW 探測系統的主要組成部分是一個具有特定共振頻率的壓電晶體。當分子沉積在晶體表面時,晶體共振頻率的變化與分子沉積的質量成正比,此頻率的變化還依賴于分子的屬性、表面溫度以及晶體本身的化學性質。同上述兩種方法一樣,SAW 系統也需要與GC聯用來識別炸藥種類。根據分子在GC 中不同的滯留時間,GCSAW 系統可以有效地區分不同的分子。另外,該系統還能夠區分揮發性物質和揮發性物質。,熱氧化還原技術熱氧化還原技術是基于炸藥分子的熱分解以及隨后的NO 2 還原原理。樣品被導入系統并穿過濃縮管時,濃縮管管道上涂有一層特殊的化學物質,用來有選擇地吸附爆炸物蒸氣。然后樣品被快速地加熱分解8、并釋放出可以探測的NO 2 分子。化學試劑法當化學試劑添加到樣品上時,樣品會變色。向樣品里加入一系列的化學試劑,觀察每一次樣品顏色的變化,以確定有無炸藥,圖3EXPRAY 野外探測工具箱,質譜分析技術(MS)與二次質譜技術質譜法的理論依據是:具有不同質荷比(即質量與所帶電荷之比)的離子在磁場中所受的作用力不同,因而運動方向也不同,導致彼此分離。經過分別捕獲收集,可以確定離子的種類和相對含量,最后求得樣品的定性和定量分析結果3。有的質譜儀還與GC 聯用以提高準確率。MS 作為一種有效的實驗室技術,目前已經運用于野外,該系統具有良好的識別能力。二次質譜技術的基本原理與之相似,只是使用兩層質譜儀。離9、子通過第一層質譜儀后,具有不同質荷比的離子被分離開來,被分離出的離子與中性原子核(如氦He)發生碰撞,結果是大分子變成小離子,而小離子的質量則可以通過第二層質譜儀測定。這種技術可以精確測定多種炸藥,誤報率比較低。,電子俘獲技術與前面幾種方法一樣,電子俘獲技術也需要與GC 聯用。它的工作原理是:首先使用放射源將氣體混合物電離成自由電子,自由電子在流向陽極時產生一恒定電流。從GC 分餾出來的分子與這些電子混合以后,炸藥分子因捕獲電子帶上負電,結果只有少數電子流向陽極,使得恒定電流減弱。探測器通過分析這種變化來判斷炸藥的存在。8紫外熒光技術熒光是一種光致發光現象,物質在吸收紫外光以后,可發出與紫外光10、波長相同或較長波長的熒光。研究發現1,4,在一定條件下,熒光強度與被測物質的濃度成正比。因此,通過測量熒光的強度可以定量測定許多痕量無機和有機組分。,激光拉曼光譜技術激光拉曼光譜法是基于運用激光作光源的拉曼散射而建立起來的分析方法。拉曼散射是一種分子光譜,當物質分子受到光輻射照射時,由于分子的振動或轉動能級的躍遷使照射光被吸收并重新散射出來,散射光的波長可長于或短于照射光的波長。拉曼散射的波長與物質的結構有關,可作定性分析的依據;拉曼散射的強度可作定量分析的依據3。該方法可用來檢測、確定物質的名稱和含量,也可用于探測液體炸藥。美國AHURA 公司研制了一種便攜式拉曼光譜探測儀“首席衛士”(Fi11、rst Defender XL),如圖4。研究表明5,“首席衛士”能鑒別2500 種液體和固體物質,適于探測鑒別各類液體。圖4“首席衛士”探測儀,單能X 射線成像技術該技術使用單一能量的X 射線,X 射線在穿過物質時被吸收,強度被衰減,衰減強度與每種物質的衰減系數以及該物質的密度、厚度有關。所以最終成像反映的是被測物體對X 射線的吸收程度,它只適于探測炸彈等高密度物質。雙能X 射線成像技術采用高、低兩種能量的X 射線對被檢物進行掃描時,由于高Z 物質在兩種能量水平下的成像都呈現暗色,而低Z 物質則在低能X 射線照射下的成像呈現較暗的顏色。計算機通過分析比較高能、低能X射線獲得的兩幅獨立圖像,最12、后鑒別出被檢物中的有機物(低Z)和無機物(高Z)。,電腦斷層技術(CT)該技術是由醫學上的CT 成像技術發展而來的。X 射線穿過物體后被探測,得到在某個方向上的圖像。然后不斷地旋轉X 射線源和探測器重新得到一系列的二維圖像(基本上是旋轉1進行一個成像),將得到的二維交叉片段成像,輸入計算機處理后組合成三維圖像。由于CT 采用的是交叉片段成像,因此可以有效地識別隱藏的物體。X 射線反向散射成像技術X 射線反向散射成像技術是最近幾年發展較快的一門新型探測技術。當X 射線與被檢物質相互作用時會發生散射,X 射線的反向散射量是不同物質的特征量,據此可以區分低Z 物質和高Z 物質4。X 射線反向散射成像13、系統既提供標準的X 射線成像,又提供反向散射X 射線成像。標準的X 射線成像可以鑒定高Z 物質(如金屬)。反向散射X 射線成像能準確探測有機物質(低Z)如塑性炸藥。通過比較這兩種圖像就能鑒別出物質的成分。,其它成像技術立體斷層X 射線成像技術。這是一種基于X 射線逐行掃描的三維成像技術。與CT 技術相比,其優越性在于:CT 成像缺少數據并且需要許多片段圖像來進行圖像重構。而該技術只需要通過一對透射圖像間的幾何關系就能再現三維圖像數據。介電泳成像技術。該成像技術使用低能微波照射物體,測量物體的電介質和損失系數,物體的介電性能與其物理、化學性質有關。該系統將測得的電介質與已知的電介質(如人體電介質14、)相比較從而辨別出異常區域。低能X 射線反散射成像技術。該技術利用低能X 射線反向散射來檢查人體和找出藏在人體上的炸藥等違禁物品。,C射線成像技術C射線成像技術的基本原理與X 射線相似,由于C射線的穿透力更強,照射在被檢物上時生成的圖像質量更好。目前國外研制了一種名為“車輛與集裝箱檢查系統”(VACIS)的C射線探測系統,據稱,該系統可以探測到集裝箱中的汽車1,4。核四極矩共振(NQR)NQR 是一種新興的爆炸物探測技術。原子核總是處于周圍帶電粒子所形成的電磁場中,如果電場梯度不為零,原子核的四極體(相應于原子核體積中具有對稱軸的旋轉橢球體部分)與電場相互作用而呈現一定的電四極矩,電四極矩的存15、在,使得原子核具有相應的能量,表現為一系列分立的能級。如果從外部施加一射頻場,原子核就會發生能級躍遷,即發生原子核電四極矩共振。產生共振的條件滿足下列方程式:$E=hv 0式中$E 原子核能級的能量之差;h 普朗克常量;v0 共振吸收的頻率。,由于原子核周圍的電場是由其周圍的帶電粒子所決定的,故不僅不同原子核的電四極矩共振頻率不同,即使同一種原子核處在不同的分子中時,也會因分子內部結構的不同而使得電四極矩共振頻率不同。可見,一旦檢測到電四極矩共振信號,則不但可以判定是哪種原子核,而且可以判定是哪種分子,核四極矩共振技術的這一特性使其應用到炸藥探測中成為可能6。由表1 可見,炸藥富含氮。氮原子核16、呈橢球形,電四極矩不為零,可作為炸藥的一種特征成分對其進行探測。美國的量子磁公司運用核四極矩共振技術研制出了NQR 500 中子探測系統(圖5),現在主要用于機場檢測行李、包裹等大型物體。,表1幾種常見炸藥中N 的百分含量,中子技術20 世紀70 年代末,國外就開始了中子技術探測爆炸物方面的研究。目前已經探索出的技術方案主要有熱中子法、快中子法、脈沖快中子法、脈沖快中子與熱中子結合的方法等1,4,7。4.4.1熱中子法(TNA)炸藥富含氮,由放射源產生的熱中子撞擊氮的原子核,發生熱中子俘獲反應:n+14N-15N-15N+10.8 MeV 反應首先產生不穩定的15N,15N衰變成15N時將輻射17、出一種能量為10.8MeV 的C射線。這個10.8MeV 的C射線就表征了被檢物中14N 的存在。在一定強度的熱中子照射下,C射線的強度與物品中氮的含量成正比3。C射線能譜儀通過探測這種C射線的強度和能量就可以推測被檢物中氮的含量,從而判斷是否存在爆炸物。4.4.2快中子法(FNA)與TNA 技術相似,不同的是FNA 使用高能快速中子,高能快速中子與被測物的N、C 和O 三種元素都能發生非彈性散射:n+14N 14N+n+5.11 MeVn+12C 12C+n+4.43 MeVn+16O 16O+n+6.13 MeV通過測量這三種元素的特征C射線,從而確定物品中C、N 和O 三種元素的含量,所18、以FNA 比TNA 技術具有更強的識別能力。,脈沖快速中子法(PFNA)PFNA 是FNA 技術的發展,它采用準直脈沖中子源對被檢物進行掃描,充分利用快慢C射線的時間差來降低本底。脈沖快中子與C、O、H、N 四種原子核都能相互作用,釋放出特征C射線。如果脈沖時間達到ns 級且中子源單色性好時,通過引入飛行時間技術,可以確定出這四種元素在被檢物中的空間分布1,6,如圖6 所示。這種方法具有較高的空間分辨本領和較強的識別能力,但是需要解決高速準直的脈沖中子源等問題,目前正處于研究階段2,4,7。,脈沖快速/熱中子法(PFTNA)該技術同時結合PFNA 和TNA 兩種技術的優點。由氘氚脈沖中子管產生的Ls 級脈沖快中子與熱中子同時照射被檢物,脈沖快中子與C、O 發生非彈性散射,從而確定出物品中C 和O 的含量;然后,中子被慢化,熱中子與N、H 繼續發生俘獲反應,這樣就得到物品中N和H 的含量8,9。根據物品中C、N、O 和H 四種元素的含量比就可以識別爆炸物,因為常見炸藥的元素含量比具有唯一性(表2)。基于該方法,SAIC 公司生產了一種名為PELAN 的中子探測系統,見圖7。表2幾種常見炸藥的元素含量比元素相對含量比C/O H/N C/N O/N C/H,