淺析當(dāng)前危爆品探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

■ 文/北京玖典科技發(fā)展有限公司 謝加琪

關(guān)鍵字：危爆品探測(cè) 微X射線

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類社會(huì)在不斷前進(jìn)和發(fā)展的過(guò)程中伴隨著各種問(wèn)題與矛盾的發(fā)生。不同程度存在的社會(huì)矛盾和不穩(wěn)定的國(guó)際局勢(shì)致使危害社會(huì)的犯罪行徑，特別是恐怖爆炸活動(dòng)時(shí)有發(fā)生。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，不法分子制爆引爆技術(shù)也在不斷提高。傳統(tǒng)的爆炸恐怖襲擊事件中經(jīng)常使用的導(dǎo)火索點(diǎn)火式爆炸裝置已經(jīng)被定時(shí)、防動(dòng)、防拆、遙控、防射線檢測(cè)、磁感應(yīng)、光感應(yīng)等高技術(shù)爆炸裝置所取代，傳統(tǒng)炸藥也被自制炸藥代替。犯罪分子制爆引爆手段的不斷變化，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。為此，有效防范與查探爆炸物及爆炸裝置成為維護(hù)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定的重要內(nèi)容。

2 危爆品探測(cè)技術(shù)的方法

目前常見(jiàn)的危險(xiǎn)爆炸物和爆炸裝置的探測(cè)方法主要有：動(dòng)物法、痕量法（離子遷移譜法、電化學(xué)法、質(zhì)譜法）、X射線法、中子法、核磁法（電磁法、核磁共振法、核四極矩共振法）、太赫茲法、光譜法等。其中，動(dòng)物法時(shí)效太短，成本較高；痕量法需要直接接觸到空氣中有爆炸物分子，若爆炸物包裹嚴(yán)密，或僅為爆炸裝置，則無(wú)法檢測(cè)出來(lái)；慢中子檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)，但是速度較慢，從幾分鐘到幾十分鐘不等，且不能探測(cè)碳元素，因而判定爆炸物的可靠性不高，在實(shí)際應(yīng)用中，其他一些元素的干擾也限制了其應(yīng)用；快中子法、脈沖快中子法、脈沖快中子和熱中子相結(jié)合法等技術(shù)也都具有各種各樣的技術(shù)限制，特別是所有的中子檢測(cè)方法都伴隨較強(qiáng)輻射，不適用于人體檢測(cè)，且中子源的管理和實(shí)現(xiàn)也具有一定的困難。

3 危爆品探測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

相較于以上技術(shù)，太赫茲成像技術(shù)、X射線成像技術(shù)、核四極矩共振定性探測(cè)技術(shù)則是易于實(shí)現(xiàn)且具有一定實(shí)用價(jià)值的爆炸物探測(cè)方法。

3.1 太赫茲成像技術(shù)

太赫茲或毫米波成像技術(shù)，是基于太赫茲或毫米波對(duì)違禁物品能量反射原理進(jìn)行成像，且無(wú)需借助介質(zhì)傳播、不會(huì)引起物質(zhì)電離、不產(chǎn)生輻射，因此可以應(yīng)用于人體炸彈的探測(cè)。但由于該技術(shù)空間分辨率不夠，對(duì)人體炸彈的探測(cè)僅限于大量或大塊爆炸物及爆炸裝置，難以探測(cè)到微量或微型爆炸裝置，而且由于其不具備透視功能，無(wú)法探測(cè)到藏匿于人體某些隱私部位如腋下、兩腿之間、鞋底以及假肢或皮衣皮靴內(nèi)的爆炸物或爆炸裝置，更無(wú)法用于包裹的查探，因此該項(xiàng)技術(shù)存在很大的漏洞和盲區(qū)。太赫茲人體成像如圖1所示。

圖1 太赫茲人體成像圖

3.2 X射線成像技術(shù)

由于X射線對(duì)密度不同的物質(zhì)穿透強(qiáng)度不同，顯示屏上會(huì)呈現(xiàn)明暗不同的影像。對(duì)暗藏爆炸物的物品進(jìn)行X光透視檢查時(shí)，爆炸物的外殼、引信、雷管、電池導(dǎo)線等部件的物質(zhì)密度較大，而且形狀與一般物品不同，在熒光屏上會(huì)形成較暗的影像。根據(jù)各個(gè)影像的形狀、明暗度和它們之間相互位置關(guān)系，可以查明爆炸物種類、構(gòu)造和在物品內(nèi)的位置。因此，利用X光透視檢查可疑物品內(nèi)是否暗藏有爆炸物，是一種比較可靠的方法。X射線是各種成像技術(shù)中分辨率最高且發(fā)展最為成熟的技術(shù)，目前該項(xiàng)技術(shù)主要用于對(duì)行李、包裹內(nèi)的爆炸物和爆炸裝置進(jìn)行查探。

傳統(tǒng)的針對(duì)行李檢測(cè)的X射線技術(shù)由于其輻射劑量大，無(wú)法直接檢測(cè)人體。目前最新的微劑量X射線技術(shù)通過(guò)嚴(yán)格控制光子數(shù)量，配合高清成像的軟件算法，能夠使單次檢測(cè)劑量小于0.2微西弗，僅相當(dāng)于1小時(shí)的天然本底輻射或乘坐飛機(jī)高空飛行3分鐘所接受的大氣輻射，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單次小于0.5微西弗的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和0.25微西弗的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又能夠?qū)匦吾?、縫衣針大小的違禁物品清晰成像，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體攜帶微型爆炸裝置或非金屬、少量爆炸物的安全檢查。

在該項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，目前市場(chǎng)上已有包括全身安檢、肢體安檢、腹部安檢、足部安檢、移動(dòng)式安檢平臺(tái)等一系列產(chǎn)品，讓“人體藏毒藏爆”在各種場(chǎng)景均無(wú)所遁形。特別是在礦山行業(yè)的應(yīng)用中，能夠有效防范雷管、炸藥從礦區(qū)流失到社會(huì)引發(fā)爆炸案件。微劑量X射線人體成像圖如圖2所示。

圖2 微劑量X射線人體成像圖

雖然X射線成像技術(shù)能夠清晰成像，但也僅是通過(guò)呈現(xiàn)危爆品輪廓和根據(jù)其密度進(jìn)行色彩上的處理，無(wú)法進(jìn)行定性檢測(cè)，這也是該項(xiàng)技術(shù)在查探爆炸物方面的一個(gè)局限。

3.3 NQR（核四極矩共振）非接觸定性探測(cè)技術(shù)

由于原子核周圍電場(chǎng)是由其周圍的帶電粒子所決定的，所以不僅不同原子核的電四極矩共振頻率不同 , 即便同一原子核處在不同的分子中時(shí)，也會(huì)因分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而產(chǎn)生不同的電場(chǎng) , 從而使原子核的電四極矩共振頻率也不相同。由此可見(jiàn)，一旦檢測(cè)到電四極矩共振信號(hào)，則不但可以判定是哪種原子核，而且可以判定是何種物質(zhì)分子。核四極矩共振技術(shù)正是利用這種特性，采用一種特定的電磁波來(lái)探測(cè)爆炸物中含有的氮元素和氯元素實(shí)現(xiàn)定性預(yù)警的技術(shù)，是目前世界上最先進(jìn)實(shí)用的爆炸物探測(cè)技術(shù)之一。

該技術(shù)除了可以非接觸定性探測(cè)外，還具備很多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：一是由于所用波段主要處于中長(zhǎng)波，所以沒(méi)有放射性，可以直接檢測(cè)人體；二是每種四極核的NQR共振頻率不同，發(fā)射出來(lái)電磁波的頻譜不一樣，所以此方法的誤報(bào)率極低；三是由于NQR共振頻率直接與分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，所以一旦出現(xiàn)新型毒品炸藥，便可以有針對(duì)性設(shè)計(jì)檢測(cè)，基本不會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)盲點(diǎn)。

已知的采用該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)外商用產(chǎn)品有Spin-core黑索金檢測(cè)儀和QRScienceTNT檢測(cè)儀，這兩款產(chǎn)品目前均處于不太成熟階段，功能也各不相同。國(guó)際上，核四極矩共振檢測(cè)技術(shù)的商用儀器主流檢測(cè)方式均采用封閉式單樣品檢測(cè)，多樣品檢測(cè)會(huì)在系統(tǒng)復(fù)雜度和檢測(cè)時(shí)間上做出很大犧牲，同樣的產(chǎn)品對(duì)不同種類樣品的檢測(cè)參數(shù)差異較大，因此并無(wú)可比性。

國(guó)內(nèi)目前在核四極矩開(kāi)放式定性分析報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域已有一款樣機(jī)問(wèn)世。該樣機(jī)由國(guó)內(nèi)某公司經(jīng)過(guò)12年艱苦探索研制而成，該公司突破國(guó)際技術(shù)封鎖，對(duì)上百種化合物實(shí)驗(yàn)研究后，研制出小型郵包冰毒檢測(cè)儀樣機(jī)，可在幾秒內(nèi)探測(cè)出郵件、包裹中攜帶的冰毒，具有不開(kāi)箱、迅速、方便、準(zhǔn)確、有效等優(yōu)點(diǎn)，并可與警方聯(lián)網(wǎng)，對(duì)快遞行業(yè)涉毒進(jìn)行全天候監(jiān)控，斬?cái)喾缸锓肿油ㄟ^(guò)快遞行業(yè)進(jìn)行犯罪的根基。因技術(shù)原理相同，該樣機(jī)同樣可以改造為快遞包裹爆炸物檢測(cè)裝置。該款樣機(jī)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了NQR開(kāi)放式探測(cè)，并且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程小于3秒，處于國(guó)際先進(jìn)水平。目前，該產(chǎn)品僅為核四極矩共振探測(cè)技術(shù)的階段性成果，下一步將計(jì)劃從對(duì)物檢測(cè)向人、物同檢發(fā)展、從小口徑檢測(cè)向大口徑檢測(cè)發(fā)展，從單樣品檢測(cè)向多樣品檢測(cè)發(fā)展，甚至可以成像顯示。

4 結(jié)語(yǔ)

總體而言，當(dāng)前各種危爆物品檢測(cè)手段均不夠完善，大多需要互為補(bǔ)充或配合使用。目前，“探爆”技術(shù)仍然是警方亟待解決的世界范圍內(nèi)的重大課題之一。隨著全球探測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，人類對(duì)危爆品的認(rèn)知和檢測(cè)水平越來(lái)越高，將來(lái)定會(huì)有更加成熟和實(shí)用的技術(shù)與產(chǎn)品問(wèn)世，更好地服務(wù)于全人類的安全事業(yè)。