一種識別和檢測爆炸物的新方法
2023-07-14 11:57:16
專利名稱：一種識別和檢測爆炸物的新方法
技術領域：
本發明提供一種對爆炸物進行識別和檢測的方法。本發明採用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術，以空氣作載氣和漂氣，同時在載氣中摻雜易電離化合物在負離子模式下對爆炸物進行檢測。離子遷移譜技術主要是通過氣相離子的遷移率來表徵各種不同的化學物質，以達到對各種物質分析檢測的目的。紫外光源的離子遷移譜，主要是對電離能低於其光子能力的化合物進行電離檢測，通常在正離子模式下工作。摻雜易電離化合物後，可以使紫外光源的離子遷移譜在負離子模式下對電負性較強的化合物進行檢測。
背景技術：
所謂「爆炸物」，是指各種能夠爆裂，以及具有爆裂性和較大殺傷力、破壞性，能夠對公共安全構成威脅和危害的物品。近年來，世界範圍內，恐怖分子利用各種隱藏爆炸物進行訛詐、劫機，製造機毀人亡、火車爆炸等恐怖悲慘事事件。為了消除這些悲劇事件的發生和保證人民生命財產安全， 機場、碼頭、火車站等場所必須能有效地查出行李和包裹中的隱藏爆炸物。因此，隱藏爆炸物的檢測日漸成為世界關注的問題，是具有挑戰性的研究課題。傳統的爆炸物探測方法是X射線透視成像技術，利用X射線穿過物體時的衰減規律，得到物體的形態和密度信息，如雙能射線成像和X射線CT.但受其原理制約，這類方法只能得到物體內的物理缺陷或密度信息，無法判斷物質的化學成分，用於爆炸物探測無法區分密度接近的爆炸物和非爆炸物，如TNT和咖啡，從而造成很高的誤報率。近些年發展起來的離子遷移譜技術，可以在數秒時間內對郵件、包裹等物品內是否有爆炸物品、毒品等做出判斷，離子遷移譜技術為各級安全機構的檢測，提供了很好的檢測手段。目前全球已經有超過1萬臺IMS儀器被用於各國的安全檢測控制；有超過5萬臺 IMS檢測設備被軍隊(海、陸、空極其防化部隊)使用。傳統的測量爆炸物的離子遷移譜的電離源為6Ni源，雖然能夠進行爆炸物高靈敏度的檢測，但是6Ni的放射性，在應用中對人體有一定的危害。
發明內容
本發明提供一種識別和檢測爆炸物的方法，採用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術，以空氣作載氣和漂氣，同時在載氣中摻雜易電離化合物在負離子模式下對爆炸物進行檢測。該方法可以通過調節載氣中易電離化合物的濃度來調控反應離子的濃度，能夠極高地提高對爆炸物的檢測靈敏度，實現爆炸物快速，高靈敏的檢測。為實現上述目的，本發明的技術方案如下一種識別和檢測爆炸物的方法，採用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，在不通入易電離化合物時，紫外光源電離源的離子遷移譜只能在正離子模式下對電離能低於紫外光源光子能量的化合物進行檢測，不能實現電負性的爆炸物的檢測。於離子遷移譜的離子遷移管內的反應區通入氣態的易電離化合物，通過紫外光的照射，離子遷移譜在負離子模式下對爆炸物進行檢測。反應離子濃度可以通過調節易電離化合物的濃度進行調節，實現爆炸物高靈敏度的檢測；所述紫外光源為真空紫外燈、二極體、氙燈、汞燈或紫外雷射器等能夠產生紫外光的設備。所述的易電離化合物為電離能低於所用紫外光源光子能量的化合物。所述的易電離化合物為丙酮、苯、甲苯中的一種或二種以上。所述的遷移管中紫外光照射易電離化合物能夠產生低能量的光電子，待測物的電離可以通過以下兩個過程1、光電子吸附到待測物，使其電離；2、光電子吸附到載氣光化學反應的產物O3上，得到03_。(V或其水合離子O3-(H2O)n作為試劑離子，和爆炸物以及其他電負性化合物發生反應，使待測物得到電離。本發明的優點採用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，於離子遷移譜的離子遷移管內的反應區通入氣態的易電離化合物，通過紫外光的照射，實現紫外光源離子遷移譜在負離子模式下對爆炸物進行檢測，避免了放射性電離源的使用；反應離子濃度可以通過調節易電離化合物的濃度進行調節，實現爆炸物高靈敏度的檢測，可以實現ng量級的檢測。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細的說明圖1為紫外光電離源離子遷移譜示意圖；圖中紫外光源1、易電離化合物摻雜裝置2、支撐柱3、反應區4、離子門5、遷移管6、樣品載氣7、尾吹氣8、信號接收與檢測系統9 ； 其中10為法拉第筒，11為放大器，12為A/D轉換器，13為壓縮空氣，14為數據處理系統 (如示波器)。圖2為紫外光電離源摻雜易電離化合物丙酮時的離子遷移譜本底信號圖；圖3為紫外光電離源不摻雜易電離化合物時負離子模式下TNT的檢測譜圖；圖4為TNT的紫外光電離離子遷移譜摻雜丙酮時的檢測譜圖；圖5為ANFO的紫外光電離離子遷移譜摻雜丙酮時的檢測譜圖；圖6為DINA的紫外光電離離子遷移譜摻雜丙酮時的檢測譜圖。
具體實施例方式為了實現爆炸物的測量，本發明採用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，於離子遷移譜的離子遷移管內的反應區通入氣態的易電離化合物，通過紫外光的照射， 離子遷移譜在負離子模式下對爆炸物進行檢測；反應離子濃度可以通過調節易電離化合物的濃度進行調節。以空氣作載氣和漂氣，於反應區通入載氣，在載氣中摻雜易電離化合物，反應離子濃度可以通過調節載氣中摻雜易電離化合物的濃度進行調節，實現爆炸物高靈敏度的檢測。易電離化合物在紫外光照射能夠產生低能量的光電子，待測物的電離可以通過以下兩個過程1、光電子吸附到待測物，使其電離；2、光電子吸附到載氣光化學反應的產物O3上，得到03_。O3-或其水合離子O3-(H2O)Jt為試劑離子，和爆炸物以及其他電負性化合物發生反應，使待測物得到電離。圖2-6給出了一些實驗譜圖對本發明給與說明。除了特別提出，這些譜圖的實驗條件均為遷移管長度為8. 8cm，遷移電場強度為M5. 45V/cm，離子門開門時間為0. ans，周期為50ms，漂氣和樣品載氣均為經矽膠、活性炭和分子篩處理的壓縮空氣，其中水汽含量低於lOppm。漂氣流速600ml/min，載氣流速400ml/min，遷移管溫度保持90°C，進樣器溫度 180°C。摻雜的易電離化合物為丙酮，通過帶有滲透膜的小瓶頂空加入載氣中。圖2為紫外光電離源摻雜易電離化合物的離子遷移譜本底信號圖，即形成的反應離子信號圖，從圖中可以看出反應離子的遷移時間為10.01ms。實施例1圖3給出的是在以上實驗條件下不摻雜丙酮時測得的TNT的離子遷移譜圖，從圖中可以看出不摻雜丙酮時對TNT沒有響應。實施例2圖4給出的是在以上實驗條件下測得的TNT的離子遷移譜圖，從圖中可以看出TNT 形成的產物離子峰的遷移時間為15. 64ms0實施例3圖5給出的是在以上實驗條件下測得的AFNO的離子遷移譜圖，從圖中可以看出 AFNO形成的產物離子峰的遷移時間為11. 94ms0實施例4圖6給出的是在以上實驗條件下測得的DINA的離子遷移譜圖，從圖中可以看出 DINA形成的產物離子峰的遷移時間為18. 37ms。
權利要求
1.一種識別和檢測爆炸物的方法其特徵在於採用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，在離子遷移譜的離子遷移管內的反應區通入氣態的易電離化合物，通過紫外光的照射，離子遷移譜在負離子模式下對爆炸物進行檢測；反應離子濃度可以通過調節易電離化合物的濃度進行調節，實現爆炸物高靈敏度的檢測。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於以空氣作載氣和漂氣，於反應區通入載氣，在載氣中摻雜易電離化合物，反應離子濃度可以通過調節載氣中摻雜易電離化合物的濃度進行調節，實現爆炸物高靈敏度的檢測。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述紫外光源為真空紫外燈、二極體、氙燈、汞燈或紫外雷射器等能夠產生紫外光的設備。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述的易電離化合物為電離能低於所用紫外光源光子能量的化合物。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述的易電離化合物為丙酮、苯、甲苯中的一種或二種以上混合而成。
全文摘要
本發明涉及一種識別和檢測爆炸物的方法。本發明採用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術，以空氣作載氣和漂氣，同時在載氣中摻雜易電離化合物在負離子模式下對爆炸物進行檢測。該方法可以通過調節載氣中易電離化合物的濃度來調控反應離子的濃度，能夠提高對爆炸物的檢測靈敏度，實現爆炸物快速，實時在線，高靈敏的檢測。
文檔編號G01N27/64GK102478544SQ20101056727
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者李海洋, 杜永齋, 王衛國, 王新, 程沙沙, 陳創 申請人:中國科學院大連化學物理研究所