Введение
Обнаружение взрывчатых веществ – это метод неразрушающего контроля, предназначенный для определения наличия взрывчатых материалов в контейнере. Обнаружение взрывчатых веществ широко применяется в аэропортах, портах и для пограничного контроля.
Колориметрия и автоматизированная колориметрия
Использование колориметрических наборов для обнаружения взрывчатых веществ – один из наиболее распространенных, простых и широко применяемых методов выявления взрывчатых веществ. Колориметрическое обнаружение взрывчатых веществ заключается в нанесении химического реагента на неизвестный материал или образец и наблюдении за цветовой реакцией. Общеизвестны типичные цветовые реакции, которые позволяют пользователю определить наличие взрывчатого вещества и, во многих случаях, группу взрывчатых веществ, к которой оно относится. К основным группам взрывчатых веществ относятся нитроароматические, нитратные эфиры и нитрамины, а также неорганические взрывчатые вещества на основе нитратов. К другим группам относятся хлораты и пероксиды, которые не являются взрывчатыми веществами на основе нитрогрупп. Поскольку взрывчатые вещества обычно содержат азот, обнаружение часто основано на выявлении азотсодержащих соединений. В результате, традиционные колориметрические тесты имеют ограничение: некоторые взрывчатые вещества (например, перекись ацетона) не содержат азота и, следовательно, их сложнее обнаружить.
Собаки
Специально обученные собаки могут использоваться для обнаружения взрывчатых веществ, используя свой очень чувствительный к запахам нос. Несмотря на высокую эффективность, их работоспособность снижается по мере усталости или потери интереса. Эти собаки обучаются специально подготовленными кинологами распознавать запахи нескольких распространенных взрывчатых веществ и сообщать кинологу об их обнаружении. Собаки сигнализируют об обнаружении взрывчатки, выполняя выученное действие – как правило, пассивное, например, садясь и ожидая. Использование собак для обнаружения взрывчатых веществ началось в 1970 году в Департаменте полиции Вашингтона, округ Колумбия, благодаря тренеру Чарльзу Р. Киршнеру. Впервые собак для обнаружения взрывчатых веществ использовали в Алжире в 1959 году под командованием генерала Константина. Недавние исследования показывают, что методы масс-спектрометрического анализа паров, такие как вторичная электрораспылительная ионизация (SESI MS), могут поддерживать обучение собак обнаружению взрывчатых веществ.
Медоносные пчелы
Этот подход сочетает в себе обученных медоносных пчел и передовое видео-компьютерное программное обеспечение для мониторинга их стратегической реакции. Обученные пчелы используются в течение 2 дней, после чего их возвращают в улей. Эта проверенная система пока не поступила в коммерческую продажу. Биотехнологическая компания Inscentinel утверждает, что пчелы эффективнее служебных собак.
Механическое обнаружение запаха
Разработано несколько типов устройств для обнаружения следовых количеств различных взрывчатых веществ. Наиболее распространенной технологией для этих целей, используемой, например, в аэропортах США, является ионная подвижностная спектрометрия (IMS). Этот метод схож с масс-спектрометрией (MS), в которой молекулы ионизируются и затем перемещаются в электрическом поле в вакууме, однако IMS работает при атмосферном давлении. Время, необходимое иону в IMS для прохождения определенного расстояния в электрическом поле, характеризует отношение его размера к заряду: ионы с большим поперечным сечением будут чаще сталкиваться с молекулами газа при атмосферном давлении и, следовательно, двигаться медленнее. Газовая хроматография (ГХ) часто комбинируется с вышеупомянутыми методами детектирования для разделения молекул перед анализом. Это не только повышает эффективность детектора, но и добавляет дополнительное измерение данных, поскольку время прохождения молекулы через ГХ может служить индикатором ее идентификации. К сожалению, ГХ обычно требует использования баллонов с газом, что создает логистические трудности, связанные с их регулярным пополнением. ГХ-колонны, используемые в полевых условиях, подвержены деградации под воздействием атмосферных газов и окислению, а также вымыванию стационарной фазы. Кроме того, колонны должны обеспечивать высокую скорость анализа, поскольку во многих приложениях требуется завершить полный анализ менее чем за минуту.
Спектрометрия
Технологии, основанные на ионном мобильном спектрометре (IMS), включают ионно-ловушечную мобильную спектрометрию (ITMS) и дифференциальную мобильность спектрометрии (DMS). Усиливающие флуоресцентные полимеры (AFP) используют молекулярное распознавание для подавления или гашения флуоресценции полимера. Химилюминесценция часто использовалась в 1990-х годах, но сейчас встречается реже, чем повсеместно используемая ИМС. Предпринимаются многочисленные попытки миниатюризировать, повысить надежность и снизить стоимость масс-спектрометрии для полевых применений; например, аэрозольный полимер, который флуоресцирует синим цветом под воздействием УФ-излучения, но становится бесцветным при взаимодействии с азотсодержащими группами. Один из методов сравнивает измерения отраженного ультрафиолетового, инфракрасного и видимого света, полученные в нескольких точках подозрительного материала. Это имеет преимущество перед обонятельными методами, так как не требует предварительной подготовки образца. Существует патент на портативный детектор взрывчатых веществ, использующий данный метод. Масс-спектрометрия считается наиболее перспективной новой спектрометрической техникой.
Рентгеновские аппараты
Специально разработанные рентгеновские аппараты, использующие компьютерную осевую томографию, способны обнаруживать взрывчатые вещества, анализируя плотность объектов. Эти системы, оснащенные специализированным программным обеспечением, включают библиотеку угроз взрывчатых веществ и используют ложное цветовое кодирование для помощи операторам в выполнении установленных процедур реагирования на угрозы. Рентгеновский контроль также применяется для обнаружения связанных компонентов, таких как детонаторы, однако это может быть затруднено, если такие устройства спрятаны внутри другого электронного оборудования. В последнее время были разработаны алгоритмы машинного обучения, которые позволяют автоматически выявлять угрозы на рентгеновских изображениях.
Нейтронная активация
Специально разработанные установки облучают подозрительные взрывчатые вещества нейтронами и анализируют спектры затухания гамма-излучения для определения химического состава образца. Первые разработанные методы нейтронного активационного анализа использовали нейтроны низкой энергии для определения соотношения азота, хлора и водорода в исследуемых химических соединениях и эффективно применялись для идентификации большинства распространенных взрывчатых веществ. К сожалению, значительно меньшие сечения взаимодействия тепловых нейтронов с углеродом и кислородом ограничивают возможности этого метода по определению их содержания в неизвестных веществах, и отчасти поэтому террористические организации предпочитают взрывчатые вещества, не содержащие азота, такие как ТАТП, при изготовлении самодельных взрывных устройств. Модификации экспериментальной методики могут упростить идентификацию соединений на основе углерода и кислорода (например, использование неэластичного рассеяния быстрых нейтронов для генерации обнаруживаемых гамма-лучей, в отличие от простого поглощения, наблюдаемого при использовании тепловых нейтронов), однако эти модификации требуют значительно более сложного и дорогостоящего оборудования, что препятствует их широкому внедрению.
Нанопроволоки кремния для следового обнаружения взрывчатых веществ
Было показано, что кремниевые нанопроволоки, сконфигурированные в виде полевых транзисторов, способны обнаруживать взрывчатые вещества, включая ТНТ, ПЭТН и РДХ, с чувствительностью, превосходящей возможности собак. Обнаружение в данном методе осуществляется путем пропускания жидкости или пара, содержащего целевое взрывчатое вещество, над поверхностью чипа, содержащего десятки или сотни сенсорных элементов из кремниевых нанопроволок. Молекулы взрывчатого вещества взаимодействуют с поверхностью нанопроволок и вызывают измеримое изменение их электрических свойств.
Помощь при обнаружении
При изготовлении взрывчатых веществ можно добавлять маркеры для облегчения их обнаружения. Монреальская конвенция 1991 года – это международное соглашение, обязывающее производителей взрывчатых веществ это делать. Примером является Semtex, который теперь производится с добавлением DMDNB в качестве маркера обнаружения. DMDNB является распространенным маркером, поскольку собаки к нему чувствительны. В Великобритании соответствующим законодательством является Постановление о маркировке пластичных взрывчатых веществ для обнаружения 1996 года.
Устройства для обнаружения поддельных устройств
Министерство юстиции США предупредило в публикации Национального института юстиции "Руководство по выбору коммерческих систем обнаружения взрывчатых веществ для применения в правоохранительных органах (Руководство NIJ 100 99)" о продолжающейся тенденции продажи "фейковых" устройств обнаружения взрывчатых веществ ничего не подозревающим потребителям. В отчете упоминается Quadro Tracker – очевидная поисковая рамка с свободно вращающимся радиоантенным стержнем, не имеющая функционирующих внутренних компонентов. 8–9 августа 2005 года техническое подразделение по обезвреживанию взрывчатых веществ ВМС США через межведомственную целевую группу по борьбе с терроризмом провело испытания SNIFFEX и пришло к выводу, что "портативный детектор SNIFFEX не работает". Во всем мире существует значительное сообщество людей, верящих в поисковую практику: древнее искусство использования раздвоенных прутьев, качающихся стержней и маятников для поиска подземных вод и других материалов. Эти люди считают, что различные типы материалов можно обнаружить с помощью различных методов поисковой практики. Искатели утверждают, что поисковое устройство будет реагировать на любые подземные аномалии, и для использования устройства с дискриминацией (способностью заставить устройство реагировать только на искомые материалы) требуются годы практики. Современные искатели разрабатывают различные новые методы для повышения дискриминационных способностей своих устройств. Эти новые методы включают молекулярную частотную дискриминацию (МЧД) и дискриминацию гармонической индукции (ДГИ). МЧД проявляется в самых разных формах – от размещения ксерокопии полароидного снимка желаемого материала в рукоятке устройства до использования поисковых рамок в сочетании с генераторами частоты. Ни одна из этих попыток создать устройства, способные обнаруживать конкретные материалы, такие как взрывчатые вещества (или любые материалы вообще), не увенчалась успехом в ходе контролируемых двойных слепых научных испытаний. Фактически, все испытания этих изобретений показали, что эти устройства не работают лучше, чем случайность.
Ряд поддельных устройств обнаружения, имитирующих поисковые рамки, широко использовались в Ираке и Таиланде, в частности ADE 651 и GT200, где, по сообщениям, они не смогли обнаружить бомбы, в результате чего погибли сотни людей и были ранены тысячи. Другие названия поддельных устройств обнаружения, имитирующих поисковые рамки, включают ADE101, ADE650, Alpha 6, XK9, SNIFFEX, HEDD1, AL 6D, H3TEC, PK9.