專利名稱：一種識別和檢測爆炸物的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種對爆炸物進(jìn)行識別和檢測的方法。本發(fā)明采用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術(shù)，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(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測。離子遷移譜技術(shù)主要是通過氣相離子的遷移率來表征各種不同的化學(xué)物質(zhì)，以達(dá)到對各種物質(zhì)分析檢測的目的。紫外光源的離子遷移譜，主要是對電離能低于其光子能力的化合物進(jìn)行電離檢測，通常在正離子模式下工作。摻雜易電離化合物后，可以使紫外光源的離子遷移譜在負(fù)離子模式下對電負(fù)性較強(qiáng)的化合物進(jìn)行檢測。
背景技術(shù)：
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?qū)舶踩珮?gòu)成威脅和危害的物品。近年來，世界范圍內(nèi)，恐怖分子利用各種隱藏爆炸物進(jìn)行訛詐、劫機(jī)，制造機(jī)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(fā)生和保證人民生命財產(chǎn)安全， 機(jī)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(guān)注的問題，是具有挑戰(zhàn)性的研究課題。傳統(tǒng)的爆炸物探測方法是X射線透視成像技術(shù)，利用X射線穿過物體時的衰減規(guī)律，得到物體的形態(tài)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(nèi)的物理缺陷或密度信息，無法判斷物質(zhì)的化學(xué)成分，用于爆炸物探測無法區(qū)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(fā)展起來的離子遷移譜技術(shù)，可以在數(shù)秒時間內(nèi)對郵件、包裹等物品內(nèi)是否有爆炸物品、毒品等做出判斷，離子遷移譜技術(shù)為各級安全機(jī)構(gòu)的檢測，提供了很好的檢測手段。目前全球已經(jīng)有超過1萬臺IMS儀器被用于各國的安全檢測控制；有超過5萬臺 IMS檢測設(shè)備被軍隊(海、陸、空極其防化部隊)使用。傳統(tǒng)的測量爆炸物的離子遷移譜的電離源為6Ni源，雖然能夠進(jìn)行爆炸物高靈敏度的檢測，但是6Ni的放射性，在應(yīng)用中對人體有一定的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種識別和檢測爆炸物的方法，采用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術(shù)，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(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測。該方法可以通過調(diào)節(jié)載氣中易電離化合物的濃度來調(diào)控反應(yīng)離子的濃度，能夠極高地提高對爆炸物的檢測靈敏度，實現(xiàn)爆炸物快速，高靈敏的檢測。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種識別和檢測爆炸物的方法，采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于紫外光源光子能量的化合物進(jìn)行檢測，不能實現(xiàn)電負(fù)性的爆炸物的檢測。于離子遷移譜的離子遷移管內(nèi)的反應(yīng)區(qū)通入氣態(tài)的易電離化合物，通過紫外光的照射，離子遷移譜在負(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測。反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)爆炸物高靈敏度的檢測；所述紫外光源為真空紫外燈、二極管、氙燈、汞燈或紫外激光器等能夠產(chǎn)生紫外光的設(shè)備。所述的易電離化合物為電離能低于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(chǎn)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(xué)反應(yīng)的產(chǎn)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(fù)性化合物發(fā)生反應(yīng)，使待測物得到電離。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，于離子遷移譜的離子遷移管內(nèi)的反應(yīng)區(qū)通入氣態(tài)的易電離化合物，通過紫外光的照射，實現(xiàn)紫外光源離子遷移譜在負(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測，避免了放射性電離源的使用；反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)爆炸物高靈敏度的檢測，可以實現(xiàn)ng量級的檢測。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(yīng)區(qū)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(tǒng)9 ； 其中10為法拉第筒，11為放大器，12為A/D轉(zhuǎn)換器，13為壓縮空氣，14為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (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(fù)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(xiàn)爆炸物的測量，本發(fā)明采用紫外光源作電離源的離子遷移譜作為檢測儀器，于離子遷移譜的離子遷移管內(nèi)的反應(yīng)區(qū)通入氣態(tài)的易電離化合物，通過紫外光的照射， 離子遷移譜在負(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測；反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。以空氣作載氣和漂氣，于反應(yīng)區(qū)通入載氣，在載氣中摻雜易電離化合物，反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)載氣中摻雜易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)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(chǎn)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(xué)反應(yīng)的產(chǎn)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(fù)性化合物發(fā)生反應(yīng)，使待測物得到電離。圖2-6給出了一些實驗譜圖對本發(fā)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(qiáng)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(jīng)硅膠、活性炭和分子篩處理的壓縮空氣，其中水汽含量低于lOppm。漂氣流速600ml/min，載氣流速400ml/min，遷移管溫度保持90°C，進(jìn)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(yīng)離子信號圖，從圖中可以看出反應(yīng)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(yīng)。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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)物離子峰的遷移時間為18. 37ms。
權(quán)利要求
1.一種識別和檢測爆炸物的方法其特征在于采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(nèi)的反應(yīng)區(qū)通入氣態(tài)的易電離化合物，通過紫外光的照射，離子遷移譜在負(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測；反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)爆炸物高靈敏度的檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以空氣作載氣和漂氣，于反應(yīng)區(qū)通入載氣，在載氣中摻雜易電離化合物，反應(yīng)離子濃度可以通過調(diào)節(jié)載氣中摻雜易電離化合物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)爆炸物高靈敏度的檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述紫外光源為真空紫外燈、二極管、氙燈、汞燈或紫外激光器等能夠產(chǎn)生紫外光的設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的易電離化合物為電離能低于所用紫外光源光子能量的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于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(fā)明涉及一種識別和檢測爆炸物的方法。本發(fā)明采用紫外光源為電離源的離子遷移譜技術(shù)，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(fù)離子模式下對爆炸物進(jìn)行檢測。該方法可以通過調(diào)節(jié)載氣中易電離化合物的濃度來調(diào)控反應(yīng)離子的濃度，能夠提高對爆炸物的檢測靈敏度，實現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者李海洋, 杜永齋, 王衛(wèi)國, 王新, 程沙沙, 陳創(chuàng) 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所