ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

ФАКУЛЬТЕТ «ПОДГОТОВКИ АВИАЦИОННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ»

КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой ОАБ

профессор В.М.Ильин

« » 2011г.

Доцент Вербицкий Ю.А.

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

«Организация досмотра»

Тема 4. Технические средства проведения досмотра.

Лекция 4.17. Дрейф-спектрометры и химические экспресс-тесты.

Обсуждено на заседании кафедры ОАБ

Протокол № от « « 2011г.

Ульяновск 2011

Учебные вопросы:

Введение

1. Дрейф-спектрометры.

2. Химические экспресс-тесты.

3.Комплексная система обнаружения ВВ и ВУ.

Заключение

Литература.

Интернет

Учебно-материальное обеспечение.

1. Наглядные пособия.

2. Технические средства обучения.

4. Приложения.

Введение.

Одним из наиболее чувствительных и быстродействующих методов аналитической химии является плазменная хроматография (ПХ), получившая впоследствии название - спектрометрия ионной подвижности (СИП). Обладая уникальными характеристиками (высокой чувствительностью, селективностью, экспрессностью, малыми габаритами и массой, простотой) современная спектрометрия ионной подвижности решает очень широкий круг вопросов, непосильных зачастую никаким другим аналитическим методам и приемам. Традиционными сферами применения СИП изначально являлись обнаружение взрывчатых, отравляющих веществ и наркотиков. Спектрометрию ионной подвижности часто называют дрейф - спектрометрией, а газоанализаторы, в которых используется метод ионной подвижности, - дрейф - спектрометрами.

1.Дрейф – спектрометры

Дрейф – спектрометр это газоанализатор, в котором используется метод ионной подвижности, предназначенный для обнаружения взрывчатых, отравляющих и наркотических веществ.

Технология СИП является одной из наиболее широко используемых для обнаружения следов ВВ. В традиционном спектрометре ионной подвижности окружающий воздух всасывается с расходом в несколько сотен кубических сантиметров в минуту в прогреваемую камеру ионизации, где под действием радиоактивного источника или коронного разряда образуются положительные или отрицательные ионы. Ионы периодически подаются в зону дрейфа через электрический затвор. Под действием статического электрического поля в зоне дрейфа они перемещаются (дрейфуют) к коллекторной пластине. Ионы разных веществ имеют разную подвижность. Разные типы ионов движутся с разной скоростью, в результате чего происходит их разделение. Время дрейфа составляет примерно несколько миллисекунд и является характерным для различных видов ионов. Достигая коллектора, ионы образуют, ток коллектора, который измеряется как функция времени. График ионного коллекторного тока на спектре ионной подвижности (то есть в зависимости от времени) содержит пики, соответствующие различным типам ионов. Наличие следов ВВ в анализируемом воздухе определяется по наличию характерных пиков в таких спектрах, отображаемых на экране монитора компьютера. Если в пробе есть ионы веществ, как правило, входящих в состав ВВ, то подаётся сигнал тревоги (световой и звуковой).

Дрейф-спектрометры работают очень быстро. На обработку полученной информации затрачивается максимум несколько секунд. Отбор проб воздуха для анализа может браться с расстояния 15-20 см. При этом не требуется непосредственного контакта с исследуемым объектом. Эти приборы очень эффективны при поиске летучих взрывчатых веществ, таких как, например, нитроглицерин или тротил. Летучесть гексогена и октогена в обычных условиях низка, но она повышается с увеличением температуры. Поэтому для поиска этих взрывчатых веществ при помощи дрейф-спектрометров используют различные теплогенераторы, дающие возможность работать поисковым приборам такого типа даже при низких температурах.

Дрейф-спектрометры помогают оперативно ответить на самый главный вопрос: есть взрывчатое вещество в исследуемом предмете или нет. А дальнейшее определение его типа, количественного и качественного состава и прочих характеристик - задача других приборов, например, хроматографов.

Одной из важнейших характеристик дрейф-спектрометров, определяющих возможность их использования в конкретном регионе мира для поиска конкретных ВВ, является пороговая чувствительность – предельная концентрация паров ВВ в воздухе, которая может быть выявлена. Известно, что возможности обнаружения паров ВВ в пробах воздуха с помощью собак и дрейф-спектрометров в значительной степени зависят от влажности и, особенно, от температуры воздуха. Пороговая чувствительность отечественных детекторов ВВ “Аргус-5”, “Пилот”, “Шельф” (“Шельф-ДС”) (фото 1) и МО-02 (МО-02М) по парам ТНТ при температуре воздуха 20…25 °С и относительной влажности не более 95 % находится на уровне 10 ^-13 г/см³ ВВ в пробе воздуха и все еще значительно уступает пороговой чувствительности специально подготовленной собаки – 1*10 ^-16 г/см³ ВВ. В то же самое время сравнительно низкая чувствительность приборов практически исключает возможности для активного противодействия их работе с использованием химических продуктов и, тем более, продуктов биологического происхождения. Естественно, что присутствие других животных и посторонних шумов также не влияет на работу приборов, что выгодно отличает их от собак.

Для зарубежных аналогов характерна несколько меньшая пороговая чувствительность – 1*10^-9…1*10 ^-11 г/см³ (таблица 1 ).

При этом указанное для отечественных образцов детекторов ВВ значение пороговой чувствительности имеет принципиальный характер, поскольку для большинства регионов России в силу ее географического положения довольно продолжительно по времени действие сравнительно невысоких температур воздуха, когда летучесть ВВ минимальна и, соответственно, минимальна концентрация паров ВВ в воздухе. В данных условиях зарубежные аналоги, независимо от их превосходного дизайна, агрессивной рекламы и успеха работы в других странах с более благоприятным климатом, могут давать значительный процент пропуска объектов поиска, содержащих ВВ, со всеми вытекающими отсюда последствиями для оператора прибора и окружающего пространства.

К сожалению, эффективному и безопасному использованию дрейф-спектрометров всех без исключения моделей при поиске ВВ препятствует возможность работы с расстояния не более 15…25 см (при самых благоприятных условиях). Соответственно серьезной проблемой становится обнаружение взрывных устройств с натяжными (разбрасываемыми), сейсмическими, оптическими датчиками цели и взрывных устройств в управляемом варианте (по радиоканалу или по проводам). Естественно, что задача борьбы с такими взрывными устройствами должна решаться путем комплексного использования различного специального оборудования, приспособлений и тактических приемов с учетом конкретной обстановки.

В целом, дрейф-спектрометры являются достаточно эффективным инструментом при поиске зарядов ВВ, взрывных устройств и других ВОП при условии получения оператором прибора достаточного уровня специальной подготовки в данной области и комплексного использования других технических средств и тактических приемов.

Современные дрейф-спектрометры имеют массу 0,6...7,0 кг, хроматографы – от 1,5 до 50...70 кг. Питание как дрейф-спектрометров, так и хроматографов может осуществляться как от сети 220 В, 50 Гц, так и от аккумуляторов.

Описание дрейф – спектрометра «РИЛOT-M»

Прибор предназначен для обнаружения паров взрывчатых веществ в негерметичных объемах и следов взрывчатых на поверхности объектов. PILOT-M разработан и произведен в России .

Изделие позволяет выявить следы следующих взрывчатых веществ: нитроглицерин, тринитротолуол, петроэнитротетранитрат, аммонит, этиленгликольтринитрат, октоген, также составы на их основе, в том числе и пластичные взрывчатые вещества: пластит, эластит, циклонит.

Принцип работы:

Принцип работы прибора основан на методе дрейф спектрометрии ионов (анализе подвижности ионов в электрическом поле). Обнаружение паров взрывчатых веществ осуществляется путем отбора проб с поверхности или из внутреннего объема исследуемых объектов и анализа проб на содержание характерных компонентов паров взрывчатых веществ. Отбор проб осуществляется путем всасывания проб от поверхности или из щелей обследуемого объекта с помощью вакуумного насоса, либо путем снятия пробы с поверхности объекта с помощью салфетки. Захваченные на пробоотборник частицы или пары ВВ ионизируются и поступают в дрейф-камеру, где после воздействия на них электрического тока регистрируются. Данные анализа обрабатываются с помощью встроенного микропроцессора и отображаются на ЖК дисплее прибора.

Особенности:

Конструкция воздушного пробоотборника в приборах типа «Пилот-М» и «МО-2» решена довольно оригинально: в нем создается смерчеобразный вихрь,внутри которого образуется трубка воздушного разряжения,что создает условия для «высасывания» проб воздуха из щелей и труднодоступных мест контролируемого объекта.

Следует отметить, что в изделии «Пилот-М», сертифицированном в системе гражданской авиации, в качестве источника ионизации впервые используется не радиоактивный источник, а коронный разряд, что позволяет избавиться от регистрации прибора в Госатомнадзоре.

Специальное устройство нагрева пробы позволяет значительно расширить возможности прибора:

- Детектировать ВВ в виде пара, микрочастиц и жидкости;

- Расширить номенклатуру выявляемых ВВ за счет труднолетучих веществ: гексоген, ТЭН и пластичных взрывчатых веществ;

- Проводить анализ проб при низких температурах и ветре.

Специально сорбирующие стеки и салфетки позволяют производить отбор проб в нескольких местах;

Регистрация паров ВВ в реальном масштабе времени (отклик на наличие паров не более 1мc).

Звуковая и визуальная (дисплей) информация наличия паров ВВ в составе анализируемой пробы, индикация разряда аккумуляторных батарей,

регулировка порога обнаружения паров ВВ в зависимости от фоновой обстановки вокруг объекта обследования.

Общие характеристики

Обнаруживаемые ВВ ТНТ, НГ, ГГ, ТЭН и составы на их основе

Пороговая чувствительность не хуже 10^-13 г/см³

Время отклика детектора к работе не более 1 с;

Время непрерывной работы не менее 4 ч;

Питание аккумулятор 6 В, 220 В/50 Гц;

Размеры не более 300 × 180 × 90 мм;

Масса детектора не более 2 кг (с аккумулятором);

Масса с упаковкой не более 6 кг;

Условия эксплуатации:

- температура 5°C – 40°C;

- влажность при 25 ° С до 90%.

Для газоаналитических приборов и собак существует проблема поиска ВВ в герметичных емкостях и поиска ВОП давней закладки в укрывающих средах. Если герметичная стеклянная, металлическая или пластиковая емкость полностью исключает выход паров ВВ наружу, то для емкости на основе полиэтилена, бумаги и ряда других материалов вероятность выхода паров ВВ наружу существует. Естественно, что в этом случае содержание паров ВВ в воздухе будет значительно ниже, чем для негерметизированных объемов. И это соответствующим образом скажется на вероятности их обнаружения.

На сегодняшний день поиск непосредственно ВВ в полностью герметичных емкостях может быть осуществлен только приборами, построенными на использовании ядерно-физических методов. При всем этом надо иметь ввиду, что любая емкость сама по себе может быть успешно обнаружена с использованием других методов и приборов поиска ВОП по косвенным признакам. Кроме того, лакокрасочные и другие материалы, имевшие газовоздушный или непосредственный контакт с ВВ, могут абсорбировать ВВ на своей поверхности и сохранять его следы довольно длительное время – дни, месяцы, а в случае размещения таких предметов в герметичных емкостях – до нескольких лет. И попытки избавиться от таких следов далеко не всегда достигают своей цели.

В условиях ограниченного объема возможно не только уменьшение возможности обнаружения ВВ и ВОП, но и увеличение за счет постепенного разноса частиц ВВ и их абсорбции поверхностями окружающих предметов.

Таблица 1

Модель, фирма-изготовитель, страна	Принцип действия	Типы обнаруживаемых ВВ	Чувствительность
“ЭДЕЛЬВЕЙС-3”, Россия	газохроматографический, ДЭЗ	динамит, тротил, пластиковые ВВ	3х10-15 г/см3
“ЭДЕЛЬВЕЙС-4”, Россия	газохроматографический, МОЯК	динамит, тротил, пластиковые ВВ	5х10-16 г/см3
“IONSCAN”, Barringer Instruments Inc., США - Канада	дрейфспектрометрический	динамит, тротил, пластиковые ВВ	10-11 г/см3
“ITEMISER”, Ion Track Instruments, США	спектрометрия подвижности ионов	динамит, тротил, пластиковые ВВ	10-10 г/см3
“EVD-3000”, Scintrex Security Systems, Канада	термическое разложение молекул ВВ с последующей регистрацией NO2 - групп	большинство военных и коммерческих ВВ	5х10-11 г/см3
“EVD-8000”, Scintrex Security Systems, Канада	газохроматографический	большинство военных и коммерческий ВВ	5х10-12 г/см3
“ШЕЛЬФ”, Россия	дрейфспектрометрический	NG, TNT, EGDN	10-13 г/см3
“MODEL 97HS”, Ai Cambridge Ltd, Англия	газохроматографический	большинство военных и коммерческих ВВ	10 ppt
“EKHO”, MSA Instruments, США	газохроматографический	большинство военных и коммерческих ВВ	1 ppt
“МО-2”, Россия	дрейфспектрометрический	NG, TNT, пластиковые ВВ	10-13 г/см3