Методы и Технические средства обнаружения и идентификации взрывчатых веществ

Существуют следующие группы методов и ТС для поиска ВВ:

1. Биологические - с помощью обученных собак-

основан на высокой биологической способности собак с помощью обоняния улавливать запахи ВВ Плюсы: - способность собак обнаруживать ничтожно малые концентрации ВВ - способность собак обнаруживать концентрации ВВ на значительных расстояниях (1-3 м.) Минусы: - возможность нарушителей маскировать запахи ВВ от собак; - возможность нарушителей выводить из строя собак отрицательное воздействие внешних климатических воздействий на эффективность работы собак

 

 

2.Газоаналитические:

Обнаружение ВВ с помощью анализа паров и частиц ВВ. т.е. с помощью газоанализаторов -Основан на анализе газов и паров воздуха Плюсы: - возможность нарушителей маскировать запахи ВВ не дает им успеха

Минусы: - низкая чувствительность приборов на ВВ по сравнению с собаками - отрицательное воздействие внешних климатических воздействий на эффективность работы приборов - возможность применения только в стационарных условиях

Используются газоанализаторы- детекторы с применением след методов:

Масс- спектрометрия- Разделение воздуха (вещества) на спектры масс ионов и определение ВВ соотношением количества ионов ВВ и общего количества ионов в пробе Хроматография – ф/хим метод разделения смесей хим веществ на отдельные составляющие и их последующий анализ, на основании которого определяют составляющие ВВ

 

Дрейф- спектрометрия - Газоаналитический метод определения ВВ в труднодоступных местах (щели, пустоты), использующий создание вихревого эффекта, кот засасывает воздух из труднодоступных мест

 

 

Таблица 2.2

ТС для обнаружения паров и частиц взрывчатых веществ

Модель, фирма-изготовитель, страна	Принцип действия	Типы обнаруживаемых веществ
«Эдельвейс -3», Россия	газохроматический	Динамит, тротил, пластиковые ВВ
«Эдельвейс -4», Россия	газохроматический	Динамит, тротил, пластиковые ВВ
«EGIS», США	газохроматографический хемилюминесцентный детектор	динамит, тротил, пластиковые ВВ
«IONSCAN» США -Канада	Дрейф - спектрометрический	динамит, тротил; пластиковые ВВ
«ITEMISER» США	спектрометрия подвижности ионов	динамит, тротил, пластиковые ВВ
«ЕVО – ЗООО», Канада	термическое разложение молекул ВВ	большинство военных и ком­мерческих ВВ
«ШЕЛЬФ», Россия	Дрейф - спектро метриче­ский	N6, Т1ЧТ, ЕС
«МОDЕL 97НS», Англия	газохроматографический	большинство военных и ком­мерческих ВВ
«VIХЕN», США	газохроматографический	большинство военных и ком­мерческих ВВ
«ЕКНО»,, США	газохроматографический	большинство военных и ком­мерческих ВВ

 

Технические средства для определения ВВ этими группами методов: - различные газоаналитические детекторы: -«МО- 2»; «Шельф» - (рис.3.4) используют метод дрейф- спектрометрии -«EDIS» (рис.3/5) - детектор паров ВВ - «ITEMIZAN» (рис 3.6) – детектор обнаружения ВВ и наркотиков

3.Экспресс- методы на основе анализа «Цветных реакций» - это обнаружение ВВ с помощью химических экспресс - методов тестирования. Применяется в оперативных (полевых) условиях с помощью 3-х групп: 1.-спреев, капельниц с химическими реактивами, которые идентифицируют наличие ВВ: тринитротонуол и др) 2-я гр.- сложные эфиры (гексоген и др) 3-я- аммиачно-селитренные ВВ (или чер­ный порох) Плюсы: - быстрое (экспресс) определение ВВ - можно использовать в полевых условиях Минусы: - недостаточно надежны - трудно сохранить работоспособность при высоких температурах - их химические идентификаторы опасны для работников

Химические экспресс-тесты выпускаются в виде набора спреев (рис. 3.1) или капельниц (рис. 3.2)

 

Рис. 3.1ля выявления ВВ

Рис3.1. Использование спрея для выявления ВВ

 

 

Рис. 3.2. Комплект экспресс-тестов для выявления ВВ «Мini ETK р1us»

В различ­ные наборы входит от 2 до 4 реагентов-идентификаторов ВВ последовательного применения для выявления следую­щих групп ВВ: — 1-я группа — полинитроароматические соединения (тринитротолуол или ТНТ, пикриновая кислота, тет­рил и ряд других; — 2-я группа - сложные эфиры и нитроамины (ТЭН или РЕКТ, гексоген, октоген и нитроглицерин);

— 3-я группа — аммиачно-селитренные ВВ и/или чер­ный порох.

 

- 4-й реагент-иденти­фикатор ВВ, (например, из израильского комплекта «МiniЕТК р1us»), предназначенный для выявления хлоратов.

В связи с отмеченными недостатками традиционных экспресс-тестов встала задача разработки и производства более совершенного комплекта с учетом специфики рос­сийских условий. 17.На сегодняшний день имеется успешная разработка — комплект «Лакмус-4» (см. рис. 2.3), содер­жащий 3 реагента-идентификатора ВВ для первых трех групп ВВ (без группы хлоратов). Каждый реагент-иденти­фикатор ВВ нанесен предварительно в промышленных ус­ловиях в дозированном количестве на собственный пробо­отборник из пористого (тканого или нетканого) материа­ла, каждый из которых в свою очередь размещен в от­дельном плоском герметичном контейнере. Естественно, что такая схема исполнения экспресс-тестов обеспечивает гарантированное дозированное последовательное воздей­ствие реагентов-идентификаторов ВВ на пробу исследуе­мого вещества и отсутствие его размывов. В комплект входит от 10 до 50 наборов из трех реагентов-идентификато­ров ВВ, что является еще одним преимуществом комплек­та.

Экспресс-тестами можно обеспечить соответственно от. 10 до 50 человек для их одновременной параллельной ра­боты, в отличие от спреев, рассчитанных на проведение при благоприятных условиях хранения и эксплуатации до 50 тестов, путем последовательного применения и только одним человеком.

Рис. 2.3. Комплект экспресс-тестов для выявления ВВ «Лакмус-4»

В целом,проблема маскировки ВВ является не менее сложной, чем проблема поиска этих объектов. Возможность замаскировать, ук­рыть ВВ, чтобы их нельзя было обнаружить ни какими средствами, вызывает большие сомнения, но как уже от­мечалось, не стоит рассчитывать в ближайшей перспекти­ве и на создание единого универсального автоматического средства поиска. В современных условиях успех поиска ВВ в значительной степени будет определяться наличием комплекса специальных приборов и средств, квалифика­цией персонала, стимулами работы и мерой ответственно­сти. Кроме того, значительную роль должны играть опе­ративно-профилактические мероприятия, проводимые си­ловыми структурами таможенных органов и направлен­ные на предотвращение террористических актов с исполь­зованием ВВ.

Пробоотборники Операция пробоотбора является довольно ответствен­ной частью процесса контроля на взрывоопасность и тре­бует от оператора определенного практического опыта и знаний, поэтому имеет смысл дать некоторое представле­ние о ней.

Отбор паров и частиц ВВ от контролируемого объекта производится воздушными насосами, действующими по принципу пылесоса. В порта­тивных детекторах 18. («Шельф», «МО-2», «ЕVД-3000*, «Уiхеп» и другие) этот узел встроен в анализатор (рис. 2.4) и дает возможность оператору сво­бодно манипулировать им.

Рис.2.4. Детектор паров ВВ «МО – 2» с встроенным пробоотборником

Дрейф- спектрометрия: тоже газоаналитический метод обнаружения ВВ с помощью в трубке, где образуется смерчеобразный вихрь для засасывания проб воздуха из узких щелей и труднодоступных мест: Конструкция воздушного пробоотборника в приборах «Шельф» и «МО-2» решена довольно оригинально: она создает смерчеобразный вихрь, внутри которого образует­ся трубка воздушного разрежения, что обеспечивает усло­вия для «высасывания» проб воздуха из щелей и трудно­доступных мест контролируемого объекта. (дрейф- спектрометрия)

19. Пробоотборники В стационарных и мобильных детекторах ВВ взятие пробы воздуха для анализа производится выносным руч­ным пробоотборником с предварительной концентрацией регистрируемого вещества. В качестве концентраторов ис­пользуются изделия с развитой сорбирующей поверхнос­тью: бумажные фильтры, сыпучие материалы, металли­ческие спирали, сетки и другие.

При прокачивании через концентратор воздуха пары и частицы ВВ накапливаются в нем, после чего концентра­тор помещается в десорбер прибора-анализатора, где на­копленная проба подвергается нагреву и в виде паров вду­вается в детектор. Бумажные фильтры и текстильные сал­фетки можно использовать для взятия проб-мазков с раз­личных поверхностей, в том числе и с документов, кото­рые проходили через руки обследуемого человека. Некоторые ручные пробоотборники снабжены устройствами лучевого нагрева поверхности, благодаря чему возрастает испаряемость при­сутствующих на ней следовых ко­личеств ВВ и повышается эффек­тивность пробоотбора (приборы «Эдельвейс», «EGiS»). На рис. 2.5 представлены внешний вид прибо­ра «EGiS»

Рис.2.5 Пробоотборник «EGiS»

В газохроматографических при­борах используется известный принцип разделения паровых фрак­ций анализируемой пробы при ее движении в потоке газа-носителя внутри капиллярной колонки. Сорбент, покрывающий внутренние стенки ко­лонки, обеспечивает различную скорость перемещения от­дельных компонент парогазовой смеси, в результате чего подлежащие определению фазы появляются на выходе ко­лонки в разное время. Для их обнаружения применяются различные устрой­ства, наиболее распространенным из которых является детектор электронного захвата (ДЭЗ). Молекулы фракций, ионизованные с помощью слабого бета-излучателя или в газовом разряде, электрическим полем перемещаются к коллектору, создавая в электрической цепи «мпульс тока, который обрабатывается и регистрируется электронным блоком прибора. Для управления процессом анализа применяется встро­енная микро-ЭВМ. С целью повышения эффективности ана­лиза используется несколько колонок, либо (как в прибо­ре «ЕКНО») моноблок, состоящий из тысяч коротких па­раллельных капиллярных колонок. Применяются также и другие методы регистрации паровой фазы взрывчатых веществ.

20.Весьма эффективным методом обнаружения взрывчатых веществ является хемилюминесцентный метод, используе­мый в приборе «ЕС18». Здесь молекулы ВВ подвергаются пиролизу с образованием закиси азота N0, которая, реа­гируя с получаемым в приборе озоном 03, образует воз­бужденные молекулы М02. При переходе в основное состо­яние эти молекулы испускают инфракрасное излучение, регистрируемое фотоумножителем. Весь процесс анализа от ввода пробы до получения конечного результата занимает не более 30 секунд. Прибор хорошо зарекомендовал себя в условиях массового контроля на взрывоопасность. Напри­мер, испытания двух приборов, проведенные в Германии службами безопасности, показали, что на 400 000 анали­зов уровень ложных тревог составил около 0,03%. Этими приборами оснащены все крупнейшие аэропорты Европы.

21.Высокой чувствительностью обладает метод молекуляр­ных ядер конденсации (МОЯК), примененный в приборе «Эдельвейс-4». В данном случае ионизованные молекулы ВВ способствуют образованию в реакционной камере аэро­зольных частиц, наличие которых регистрируется по из­менению светопропускания. Прибор снабжен выносным ручным вихревым пробоотборником с концентратором и лучевым подогревом обследуемой поверхности. Время цикла анализа после ввода пробы в прибор составляет 120 се­кунд.

Следует отметить, что газохроматографические детек­торы паров и частиц ВВ требуют для своей работы газы-носители, из которых наиболее часто используются высо­кочистые азот и аргон. Нередко это является причиной скептического отношения пользователей к приборам этого класса, опасающихся зависимости их успешной эксплуа­тации от наличия требуемого газа, особенно в отдаленных от мест его производства районах. Выгоднее в этом отно­шении выглядит «ЕС18»., в котором газ-носитель (водо­род) производится в самом приборе путем электрохими­ческого разложения воды.

Приборы, основанные на методе спектрометрии подвиж­ности ионов в электрическом поле (дрейфспектрометры), выполняются как в портативном, так и в мобильном ва­риантах. Ионизованные молекулы ВВ (как правило, пу­тем облучения потоком бета-частиц слаборадиоактивных источников трития или никеля-63) попадают в дрейф-ка­меру, где под действием электрического поля определен­ной конфигурации перемещаются к коллектору. Попадая на него, они создают импульс тока в электрической цепи, который усиливается и обрабатывается электронным бло­ком. Время дрейфа к коллектору зависит от подвижности ионов и параметров электрического поля, что и положено в" основу идентификации анализируемого вещества.

Отбор пробы для анализа осуществляется как непос­редственным засасыванием воздуха в прибор («Шельф», «МО-2»),

В последнем случае в каче­стве концентратора используется бумажный фильтр, ко­торый сорбирует пары ВВ или задерживает их частицы при прокачивании через него с помощью турбинки возду­ха, либо берется проба-мазок с поверхности контролируе­мого предмета.

Затем фильтр помещается в десорбер прибора для тер­мического испарения пробы, пары которой поступают в аналитический тракт. Первые два прибора работают по­чти в реальном масштабе време­ни (отклик на наличие в воздухе паров ВВ не превышает 1—2 се­кунды), время анализа пробы в двух других составляет 5-6 се­кунд (не считая времени для от­бора пробы). Следует отметить, что детекторы «IONSEN» и «1ТЕМ1SAN» (как и газохрома-тографический «ЕКНО») способ­ны обнаруживать большинство наркотических веществ по той же технологии. Внешний вид прибора «1ТЕМ1SAN» представ­лен на рис. 2.6

 

Рис2.6. Прибор «1ТЕМ1SAN»

 

Детекторы ВВ, в основе действия которых лежит метод масс-спектрометрии, несмотря на высокую чувствитель­ность, пока не нашли широкого применения в досмотро­вой практике. Причиной тому является сложность уст­ройств, требующих высококвалифицированного персона­ла, и высокая стоимость. Например, масс-спектрометрический детектор (МСД) взрывчатых устройств «СОNОК», является довольно габаритным стационарным устройством стоимостью свы­ше 1 млн. долларов США. Меньшими весогабаритными характеристиками и стоимостью (180x90x60 см; 360 кг; 300 тыс. долларов США) обладает МСД «ТОР 2000», раз­работанный фирмой (США). Чувствительность его высока при времени анализа порядка 1 с. Фирма работает над усовершенствованием прибора с целью упрощения его обслуживания, оптимизации опера­ции пробоотбора и снижения стоимости.

Наиболее простым и доступным способом обнаружения следовых количеств ВВ является метод цветных химичес­ких реакций. Суть его заключается в образовании окра­шенных продуктов при взаимодействии некоторых реак­тивов с пробой, взятой методом мазка с поверхности подо­зреваемого на взрывоопасность предмета. Отечественный химкомплект состоит из набора трех реактивов, бумаж­ных фильтров и упаковки, которая легко умещается в кармане. Бумажным фильтром (можно марлей, ватой и т.п.) обтирается поверхность контролируемого объекта. Затем на фильтр в месте загрязнения в определенной пос­ледовательности капается растворами из флаконов и по появлению красно-фиолетовой, оранжевой или розовой окраски определяется наличие в пробе ВВ. Чувствительность метода составляет: по тротилу — 10~8 г в пробе; по тетрилу, гексогену, октогену - 10~6 г. Флаконы с реактивами выполняются как в виде капельниц, так и пульверизаторов. Комплект может быть использован также и в следственных мероприятиях на месте совершенных взрывов.

Стационарная рентгеновская система для автоматического обнаружения взрывчатых веществ

Для предотвращения опасности провоза контрабанды и угрозы террористических актов Международная органи­зация гражданской авиации (1САО), Европейская ассоциация гражданской авиации (ЕСАС), а также органы власти требуют 100%-вой проверки багажа и грузов, транспор­тируемых авиацией.

Сканирующие рентгеновские аппараты обладают доста­точной производительностью для выполнения этого тре­бования, однако необходимо обеспечить их работу в авто­матическом режиме, потому что самым «медленным зве­ном» в традиционной процедуре досмотра является этап анализа изображения оператором.

23. Корпорация «Не1mапп Systems» разработала двухуров­невую систему «НDS - HDX» для автоматическо­го обнаружения взрывчатых веществ, основанную на про­свечивании багажа пассажиров или среднегабаритных гру­зовых упаковок методом сканирования (1-й уровень) и рен­тгеновском (дифрактометрическом) анализе содержащих­ся внутри подозрительных предметов на принадлежность к взрывчатым веществам (2-й уровень). Она может быть встроена и работать в существующих системах проверки или транспортировки багажа. На первом уровне весь багаж просвечивается в скани­рующем аппарате «НI- sсап 10065 ЕDS», который с макси­мальной производительностью работы до 1500 единиц ба­гажа в час определяет наличие и месторасположение пред­метов, подозрительных на принадлежность к взрывчатым веществам. Подозрительные объекты «маркируются» и автоматически подаются на второй уровень проверки. Не­подозрительные предметы направляются непосредственно на погрузку в самолет. На втором уровне подозрительный багаж поступает на специализированный конвейерный аппарат «ТШХ 10065», в котором проводится рентгеновский дифрактометрический анализ подозрительных предметов, выявленных на первом уровне. Конвейер аппарата последовательно оста­навливается так, чтобы всякий раз под узким рентгено­вским пучком находился только тот предмет, на который пало подозрение. По результатам измерения дифракцион­ных спектров и их сравнения с базой данных взрывчатых веществ, хранящейся в памяти аппарата, делается вывод о принадлежности подозрительных предметов к взрывча­тым веществам. Таким образом, система не только обна­руживает подозрительные объекты, но и точно определяет материал, используя глубинный метод автоматического анализа. После второго уровня чистый» багаж отправ­ляется непосредственно на погрузку в самолет, а багаж, оставшийся подозрительным, — на физический досмотр или досмотр с применением других технических средств.

Надо заметить, что второй уровень дает более точные с точки зрения идентификации результаты. Однако он ра­ботает значительно медленнее первого, то есть имеет мень­шую производительность контроля, и через него невоз­можно пропускать весь контролируемый поток. С другой стороны, и первый, и второй уровень не могут (как и любой физический метод неразрушающего контроля) иметь нулевые вероятности ложных тревог и пропуска искомого предмета. Для уменьшения этих вероятностей в системах такого типа необходимо иметь определенную исходную информацию (тип взрывчатого вещества, его состояние, минимальное количество, площадь поверхности и т.п.). При ее наличии будет меньше ложных тревог и пропус­ков. Безусловно, такие системы могут успешно работать в составе многофункциональных досмотровых комплексов