浅析当前危爆品探测技术及应用现状

2021-08-03北京玖典科技发展有限公司谢加琪

中国安全防范技术与应用 2021年3期

■ 文/北京玖典科技发展有限公司谢加琪

关键字：危爆品探测微X射线

1 引言

随着经济的快速发展，人类社会在不断前进和发展的过程中伴随着各种问题与矛盾的发生。不同程度存在的社会矛盾和不稳定的国际局势致使危害社会的犯罪行径，特别是恐怖爆炸活动时有发生。同时，随着科学技术的日益进步，不法分子制爆引爆技术也在不断提高。传统的爆炸恐怖袭击事件中经常使用的导火索点火式爆炸装置已经被定时、防动、防拆、遥控、防射线检测、磁感应、光感应等高技术爆炸装置所取代，传统炸药也被自制炸药代替。犯罪分子制爆引爆手段的不断变化，严重威胁着人们的生命财产安全。为此，有效防范与查探爆炸物及爆炸装置成为维护国家安全和社会稳定的重要内容。

2 危爆品探测技术的方法

目前常见的危险爆炸物和爆炸装置的探测方法主要有：动物法、痕量法（离子迁移谱法、电化学法、质谱法）、X射线法、中子法、核磁法（电磁法、核磁共振法、核四极矩共振法）、太赫兹法、光谱法等。其中，动物法时效太短，成本较高；痕量法需要直接接触到空气中有爆炸物分子，若爆炸物包裹严密，或仅为爆炸装置，则无法检测出来；慢中子检测易于实现，但是速度较慢，从几分钟到几十分钟不等，且不能探测碳元素，因而判定爆炸物的可靠性不高，在实际应用中，其他一些元素的干扰也限制了其应用；快中子法、脉冲快中子法、脉冲快中子和热中子相结合法等技术也都具有各种各样的技术限制，特别是所有的中子检测方法都伴随较强辐射，不适用于人体检测，且中子源的管理和实现也具有一定的困难。

3 危爆品探测技术现状

相较于以上技术，太赫兹成像技术、X射线成像技术、核四极矩共振定性探测技术则是易于实现且具有一定实用价值的爆炸物探测方法。

3.1 太赫兹成像技术

太赫兹或毫米波成像技术，是基于太赫兹或毫米波对违禁物品能量反射原理进行成像，且无需借助介质传播、不会引起物质电离、不产生辐射，因此可以应用于人体炸弹的探测。但由于该技术空间分辨率不够，对人体炸弹的探测仅限于大量或大块爆炸物及爆炸装置，难以探测到微量或微型爆炸装置，而且由于其不具备透视功能，无法探测到藏匿于人体某些隐私部位如腋下、两腿之间、鞋底以及假肢或皮衣皮靴内的爆炸物或爆炸装置，更无法用于包裹的查探，因此该项技术存在很大的漏洞和盲区。太赫兹人体成像如图1所示。

图1 太赫兹人体成像图

3.2 X射线成像技术

由于X射线对密度不同的物质穿透强度不同，显示屏上会呈现明暗不同的影像。对暗藏爆炸物的物品进行X光透视检查时，爆炸物的外壳、引信、雷管、电池导线等部件的物质密度较大，而且形状与一般物品不同，在荧光屏上会形成较暗的影像。根据各个影像的形状、明暗度和它们之间相互位置关系，可以查明爆炸物种类、构造和在物品内的位置。因此，利用X光透视检查可疑物品内是否暗藏有爆炸物，是一种比较可靠的方法。X射线是各种成像技术中分辨率最高且发展最为成熟的技术，目前该项技术主要用于对行李、包裹内的爆炸物和爆炸装置进行查探。

传统的针对行李检测的X射线技术由于其辐射剂量大，无法直接检测人体。目前最新的微剂量X射线技术通过严格控制光子数量，配合高清成像的软件算法，能够使单次检测剂量小于0.2微西弗，仅相当于1小时的天然本底辐射或乘坐飞机高空飞行3分钟所接受的大气辐射，远远优于单次小于0.5微西弗的国家标准和0.25微西弗的美国标准，同时又能够对回形针、缝衣针大小的违禁物品清晰成像，从而可实现对人体携带微型爆炸装置或非金属、少量爆炸物的安全检查。

在该项技术领域，目前市场上已有包括全身安检、肢体安检、腹部安检、足部安检、移动式安检平台等一系列产品，让“人体藏毒藏爆”在各种场景均无所遁形。特别是在矿山行业的应用中，能够有效防范雷管、炸药从矿区流失到社会引发爆炸案件。微剂量X射线人体成像图如图2所示。

图2 微剂量X射线人体成像图

虽然X射线成像技术能够清晰成像，但也仅是通过呈现危爆品轮廓和根据其密度进行色彩上的处理，无法进行定性检测，这也是该项技术在查探爆炸物方面的一个局限。

3.3 NQR（核四极矩共振）非接触定性探测技术

由于原子核周围电场是由其周围的带电粒子所决定的，所以不仅不同原子核的电四极矩共振频率不同 , 即便同一原子核处在不同的分子中时，也会因分子内部结构的不同而产生不同的电场 , 从而使原子核的电四极矩共振频率也不相同。由此可见，一旦检测到电四极矩共振信号，则不但可以判定是哪种原子核，而且可以判定是何种物质分子。核四极矩共振技术正是利用这种特性，采用一种特定的电磁波来探测爆炸物中含有的氮元素和氯元素实现定性预警的技术，是目前世界上最先进实用的爆炸物探测技术之一。

该技术除了可以非接触定性探测外，还具备很多独特优势：一是由于所用波段主要处于中长波，所以没有放射性，可以直接检测人体；二是每种四极核的NQR共振频率不同，发射出来电磁波的频谱不一样，所以此方法的误报率极低；三是由于NQR共振频率直接与分子结构相关，所以一旦出现新型毒品炸药，便可以有针对性设计检测，基本不会出现检测盲点。

已知的采用该项技术的国外商用产品有Spin-core黑索金检测仪和QRScienceTNT检测仪，这两款产品目前均处于不太成熟阶段，功能也各不相同。国际上，核四极矩共振检测技术的商用仪器主流检测方式均采用封闭式单样品检测，多样品检测会在系统复杂度和检测时间上做出很大牺牲，同样的产品对不同种类样品的检测参数差异较大，因此并无可比性。

国内目前在核四极矩开放式定性分析报警技术领域已有一款样机问世。该样机由国内某公司经过12年艰苦探索研制而成，该公司突破国际技术封锁，对上百种化合物实验研究后，研制出小型邮包冰毒检测仪样机，可在几秒内探测出邮件、包裹中携带的冰毒，具有不开箱、迅速、方便、准确、有效等优点，并可与警方联网，对快递行业涉毒进行全天候监控，斩断犯罪分子通过快递行业进行犯罪的根基。因技术原理相同，该样机同样可以改造为快递包裹爆炸物检测装置。该款样机创新实现了NQR开放式探测，并且整个检测过程小于3秒，处于国际先进水平。目前，该产品仅为核四极矩共振探测技术的阶段性成果，下一步将计划从对物检测向人、物同检发展、从小口径检测向大口径检测发展，从单样品检测向多样品检测发展，甚至可以成像显示。