CN103675088A - 一种快速分离检测混合爆炸物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速分离检测混合爆炸物的方法，属于痕量混合爆炸物检测技术。该方法利用不同的爆炸物有不同的熔点和沸点的物理特性，采用电加热技术，在其熔点或沸点附近选用阶段性连续升温控制，在一个较大温度范围内完成对混合爆炸物的检测，其原理简单、易于实现。技术成熟后可形成一种新的轻小型混合爆炸物产品检测仪，具有体积小、重量轻、成本低、可便携使用等特点，可灵活地用于各种公共场所混合爆炸物的快速探测。
Description
技术领域
本发明涉及痕量混合爆炸物探测领域，特别涉及一种应用于机场、码头、车站等公共场所对人员和行李等进行非接触、无损伤安全检查的一种检测混合爆炸物的方法。
背景技术
所谓“爆炸物”，是指各种能够爆裂，以及具有爆裂性和较大杀伤力、破坏性，能够对公共安全构成威胁和危害的物品。近年来，世界范围内，恐怖分子利用各种隐藏爆炸物进行讹诈、劫机，制造机毁人亡、火车爆炸等恐怖悲惨事件。为了消除这些悲剧事件的发生和保证人民生命财产安全，机场、码头、火车站等场所必须能有效地查出行李和包裹中的隐藏爆炸物。因此，各种隐藏爆炸物的检测日渐成为世界关注的问题，是具有挑战性的研究课题。
传统的爆炸物探测方法是X射线透视成像技术，利用X射线穿过物体时的衰减规律，得到物体的形态和密度信息。但受其原理制约，这类方法只能得到物体内的物理缺陷或密度信息，无法判断物质的化学成分，用于爆炸物探测无法区分密度接近的爆炸物和非爆炸物，如TNT和咖啡，从而造成很高的误报率。
近些年发展起来的离子迁移谱技术，可以在数秒时间内对邮件、包裹等物品内是否有爆炸物品、毒品等做出判断，离子迁移谱技术为各级安全机构的检测，提供了很好的检测手段。目前全球已经有超过1万台IMS仪器被用于各国的安全检测控制；有超过5万台IMS检测设备被军队(海、陆、空极其防化部队)使用。截止目前，离子迁移谱用于混合爆炸物的检测方法还未见报道。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新的检测混合爆炸物的方法。
该方法利用混合爆炸物中单一组分间具有不同的熔点和沸点这个特性，于进样器中通过对爆炸物样品进行精确控温连续升温加热，使爆炸物中的组分按照沸点由低到高的顺序逐渐热解析，然后先后进入离子迁移谱的迁移管进行检测。
离子迁移谱检测器采用镍源、紫外光源或电晕放电电离源，离子迁移谱在负离子模式下对混合爆炸物进行检测。
离子迁移谱迁移管的反应区可以掺杂易电离化合物，如二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、苯或甲苯中的一种或两种。以空气作载气和漂气，同时在载气中掺杂易电离化合物对爆炸物进行检测。该方法可以通过调节载气中易电离化合物的浓度来调控反应离子的浓度，能够极高地提高对爆炸物的检测灵敏度，实现混合爆炸物快速，高灵敏的检测。易电离化合物的浓度范围为5-1000ppm。
混合爆炸物可以为固态或液态样品，采用的进样器为热解析进样器。
仪器中加在迁移管两端的电场可以采用变电压的形式，改变不通电压条件下样品峰的迁移时间，更有效的分离混合爆炸物；总电压变化范围在2500-5000V，变化间隔为50-500V。
混合爆炸物的热解析温度，采用电加热，在其沸点20-500℃选用阶梯式或连续式升温控制从20℃升温到500℃，连续式升温速率50-100℃/分钟，阶梯式升温速率50-100℃/分钟，每个阶梯的停留时间1-5秒，阶梯的间隔时间5-100℃，样品分子被先后热解析后，进入离子迁移管被检测，按照离子迁移时间来区分鉴别；可以实现室温到500℃的连续升温模式。
离子迁移谱的检测信号通过PC转化输出，采集数据连续自动保存，数据采集从瞬间热解析开始，保留全程数据，以免有炸药信号漏掉。
适合固体或液体进样的热解析进样器可以是电磁阀进样器或步进电机进样器。
本发明的优点如下：
（1）混合爆炸物的热解析温度，采用电加热技术，在其沸点附近选用阶段性连续升温控制，样品分子被先后热解析后，进入离子迁移管被检测。
（2）采集数据连续自动保存，软件数据采集从瞬间热解析开始，保留从样品热解析到样品信号采集结束的全部数据，避免有爆炸物信号漏掉。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明：
附图说明
图1为添加二氯甲烷添加剂的负离子模式离子迁移谱背景信号的离子迁移谱图；
图2为离子迁移谱检测几种混合爆炸物的离子迁移谱图；
具体实施方式
实施例
为了实现爆炸物的测量，本发明采用镍源作电离源的离子迁移谱作为检测仪器，离子迁移谱的离子迁移管内反应区通入气态的易电离化合物（二氯甲烷，浓度5-100ppm），通过镍源的电离作用，离子迁移谱以空气作载气和漂气，在负离子模式下对混合爆炸物进行检测。
混合物中不同爆炸物熔点不同，如TNT熔点80.6℃，二硝基苯熔点89℃，RDX熔点204℃，HMX熔点276-286℃。实施例中的混合爆炸物购于百灵威公司，每种单一组分的浓度均约为100ppm。混合爆炸物的热解析温度，采用电加热技术，在其沸点70-220℃附近选用阶梯式连续升温控制，阶梯式升温速率100-200℃/分钟，每个阶梯的停留时间1-5秒，阶梯的间隔温度5-80℃；把81℃、89℃、204℃、280℃设为平台在连续升温过程中，这四个温度保持温度（1-5S）。样品分子按照这个程序连续升温，先后被热解析后进入离子迁移管检测，按照离子迁移时间来区分鉴别不同爆炸物。
采集数据连续自动保存，软件数据采集从瞬间热解析开始，保留从样品热解析到样品信号采集结束的全部数据，避免有爆炸物信号漏掉。
图1-2给出了一些实验谱图对本发明给与说明。除了特别提出，这些谱图的实验条件均为：迁移管长度为10cm，迁移电场强度为225V/cm，离子门开门时间为0.2ms，周期为50μs，漂气和样品载气均为经硅胶、活性炭和分子筛处理的压缩空气，其中水汽含量低于10ppm。漂气流速600ml/min，载气流速400ml/min，迁移管温度保持100℃。
图1为添加二氯甲烷添加剂的负离子模式离子迁移谱背景信号的离子迁移谱图。
试验条件下，二氯甲烷信号离子峰出现在5.36ms，如图所示，没有信号干扰，可以直接用于分析检测。
图2为离子迁移谱检测混合爆炸物的离子迁移谱。混合爆炸物中每种单一组分的浓度均为100ppm。按照单一爆炸物迁移时间来定性，可以判断二硝基苯、TNT、HMX、RDX信号，如图所示。图中9.32ms和9.28ms的信号推断是二硝基苯，位置有点变化，应该是同分异构体的原因；9.9ms处的信号是TNT的迁移时间位置；12.1ms和13.6ms处的信号是HMX的迁移时间位置；14.8ms是RDX的信号迁移时间位置。
Claims (8)
1.一种快速分离检测混合爆炸物的方法，其特征在于：该方法利用混合爆炸物中单一组分间具有不同的熔点和沸点这个特性，于进样器中通过对爆炸物样品进行精确控温连续升温加热，使爆炸物中的组分按照沸点由低到高的顺序逐渐热解析，然后先后进入离子迁移谱的迁移管进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱检测器采用镍源、紫外光源或电晕放电电离源，离子迁移谱在负离子模式下对混合爆炸物进行检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱迁移管的反应区可以掺杂易电离化合物，如二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、苯或甲苯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：混合爆炸物可以为固态或液态样品，采用的进样器为热解析进样器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：仪器中加在迁移管两端的电场可以采用变电压的形式，更有效的分离混合爆炸物；总电压变化范围在2500-5000V，变化间隔为50-500V。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：混合爆炸物的热解析温度，采用电加热，在其沸点20-500℃选用阶梯式或连续式升温控制从20℃升温到500℃，连续式升温速率50-100℃/分钟，阶梯式升温速率50-100℃/分钟，每个阶梯的停留时间1-5秒，阶梯的间隔时间5-100℃，样品分子被先后热解析后，进入离子迁移管被检测，按照离子迁移时间来区分鉴别；可以实现室温到500℃的连续升温模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱的检测信号通过PC转化输出，采集数据连续自动保存，数据采集从瞬间热解析开始，保留全程数据，以免有炸药信号漏掉。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：适合固体或液体进样的热解析进样器可以是电磁阀进样器或步进电机进样器。
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