常用火炸药及其成份分析在民航机场安检中应用的可能性

  一、安检系统及现状   x射线安检系统,是目前广泛应用于空港、车站的一种安全检查设备。其利用X射线照射物体,并将透过物体且含有物体密度信息和形状的X射线成像在探测器上。其图像通过边缘增强、亮度扫描、图像增强及微机处理后,将反映物体结构、密度信息的图像清晰地成在显示器上,并与微机内数据库信息相比较,以鉴别物品性质,检测出火炸药、管制刀具、易燃易爆等有害品。由于所显示的信息为密度信息,精细程度为灰度等级所决定的灰度,所以在反映物体外形、结构及密度信息方面有较大优越性,可以从外形初步判定出火炸药、管制刀具、易燃易爆等有害品。但由于所采用的方法为密度法,所以遇到物品密度相同或相近时,就无法加以区分,并从化学成份的角度对物质做出精细的定性,容易造成误判。

  一、安检系统及现状

  x射线安检系统,是目前广泛应用于空港、车站的一种安全检查设备。其利用X射线照射物体,并将透过物体且含有物体密度信息和形状的X射线成像在探测器上。其图像通过边缘增强、亮度扫描、图像增强及微机处理后,将反映物体结构、密度信息的图像清晰地成在显示器上,并与微机内数据库信息相比较,以鉴别物品性质,检测出火炸药、管制刀具、易燃易爆等有害品。由于所显示的信息为密度信息,精细程度为灰度等级所决定的灰度,所以在反映物体外形、结构及密度信息方面有较大优越性,可以从外形初步判定出火炸药、管制刀具、易燃易爆等有害品。但由于所采用的方法为密度法,所以遇到物品密度相同或相近时,就无法加以区分,并从化学成份的角度对物质做出精细的定性,容易造成误判。

  二、常用火炸药组成分类及化学成份火炸药的组成:安检中的不明物、火炸药和易燃易爆等有害品,都是一些化合物、混合物或单质组成的。从常用火炸药的组成成份、分子结构分类,可分为爆炸化合物和爆炸混合物。

  爆炸化合物:又称为单体炸药,为一种成分的爆炸物质。此种炸药的成份在化学上有密切的联系,用简单的物理方法是分不开的。

  按化学分子结构又可分为许多类型,主要有:

  1.乙炔及其衍生物:如乙炔银Ag ,乙炔汞H& 等。

  2.雷酸及其盐类:主要为雷酸盐,如雷汞Hg(ONC):,雷酸银Ag(0NC):等。

  3.硝酸酯类:如硝化乙二醇 H.(ON02):,硝化甘油 (ON02)3,泰安C(CH2ON02).,以及硝化纤维素等。

  4.硝酸盐类:存在于硝酸盐和硝基化合物中,如硝酸胺NI-I4NOs,硝酸胍,硝酸尿等。

  5.硝基化合物:包括芳香族及非芳香族硝基化合物两大类。芳香族:三硝基甲苯(梯恩梯)、三硝基苯酚(苦味酸)、二硝基甲苯(DNrI’)、二硝基萘、三硝基甲硝胺(特屈儿)以及三硝基间二酚(斯蒂夫酸)等。非芳香族:硝基甲烷(NM)、硝基尿素、环三次甲基硝胺(黑索金R【}x)、奥索金(删x)、基纳(DⅡ )、黑喜儿(HND)、六硝基苯、呋喃炸药等。

  6.氮的卤化物和硫化物:如NQ|, 等。爆炸混合物l由两种或两种以上独立的化学成份构成的爆炸物质,这种炸药的各个成分在化学上无任何联系,只用简单的物理方法就能将它们分开。如军用钝化黑索金(A工x一1)由是95%黑索金和5%石蜡组成。钝化TNT/RDX 50150,以及黑索金(R【}x)、奥索金(删x)、泰安(PⅢN)为主体,用粘结性能较好的少量附加剂进行粘结成型的炸药等。以上为主要火炸药的组成及成份。从此可看出火炸药的组成成份是很复杂的。从易燃易爆危险品而言,范围更宽。因此,火炸药的组成成份从化学成份的角度而言,贯穿了单质分子、离子键化合物、共价键化合物、及高分子化合物。几乎涵盖了化合物的所有组成方式。这就为化学成份的分析和火炸药的检测带来了很大的难度。

  三、常用的化学成份分析法安检中的不明物、火炸药和易燃易爆等有害品,都是一些化合物、混合物或单质组成的。目前。用于化学成份分析的方法主要有光学分析法、电化学分析法、色谱分析法和质谱分析法。

  四、各种分析法的特点及比较

  电化学分析法:由电导分析、电位分析、电解分析、极谱法和伏安法组成。操作过程繁复,分析方法及样品针对性强。色谱分析法:由气相色谱分析法和液相色谱分析法两种组成。气相色谱分析法需制备气相色谱柱,并且所采用的样品必须在仪器能达到的温度范围内气化,却不分解。液相色谱分析法:需制备样品的液态流动相,并需用高压泵输送流动相。质谱分析法:首先须通过电离技术将样品电离成离子,然后在电场或磁场中运动,得到按质量和所带电荷比相互分离的谱图。光学分析法:由原子光谱法、分子光谱法、x射线光谱法和核磁共振光谱分析法组成。原子光谱法:有原子吸收光谱法和原子发射光谱法两种。主要用于硷金属或硷土金属的分析。其利用原子最外层电子的受激发射和受激吸收产生的特征光谱来分析原子的存在。

  x射线光谱法:主要用于粉末多晶x射线衍射,用于对晶体物质的晶相结构进行分析。核磁共振光谱分析法:核磁共振记录磁矩不等于零的原子核,在外加磁场中吸收外界微波辐射能后。从基态跃迁到高能态的共振现象的谱图。在各种波谱法中提供的信息最为严格准确。不足之处是样品必须溶解在价格较昂贵的氘代试剂中。分子光谱法:由紫外可见光谱法、红外光谱法、荧光光谱法组成。紫外可见光谱法:记录物质吸收光的能量后。分子中价电子跃迁的特征谱图。主要适应于含共轭双键的分子,尤其是芳环、稠环和杂环化合物。红外光谱法:记录物质吸收光能量后,分子的振动和转动的特征谱图。有较多吸收峰,每一种分子都有固定的特征,能反映物质分子的结构特性,是有机化合物的指纹。

  五、安检中化学成份分析鉴定的可能性

  以上分析方法从样品制备及操作简单和所含信息量考虑,光学分析法优于其它方法。从样品的种类考虑,火炸药的组成及化学成份贯穿了单质分子、离子键化合物、共价键化合物、及高分子化合物。几乎涵盖了化合物的所有组成方式。这就为化学成份的分析和火炸药的检测带来了很大的难度。没有一种分析法可以覆盖所有的物质。但从以上火炸药的化学成份分析可知,大部分火炸药是由共价键化合物、及高分子化合物组成。所以可以从分子的振动和转动的特征谱图来判定物质属性。从样品的光谱特征和所含的信息量考虑,工作在指纹区,反映分子固有振动和转动特征的红外光谱法,所含的信息量及精细程度更优于其它种光谱分析法。如图(2)对硝基甲苯四种光谱图所示。由于工作在指纹区。每一种物质具有固定的特征谱,所以可用于安检中化学成份的定性分析法。以上分析方法都需要进行样品的制备,且制备过程复杂,所需样品量大。进行成份分析时,分析过程和样品的标准谱图进行比较和判读比较繁杂。从安检要求检测的快速性、多样性和火炸药检测的微量性考虑。以上化学成份的分析方法都难以胜任。这就是安检中火炸药和易燃易爆等有害品的化学成份分析难以实用的原因。寻找或完善一种切实可行的检测手段是安检中一直努力和期望的。

  对安检中不明物、火炸药和易燃易爆等有害品进行化学成份分析鉴定的探索是非常有意义的,但也是艰难的,需做大量的工作。将化学成份分析法和X射线安检系统合理有机的结合,将为安检系统提供较全面的结构信息和精细的化学成分信息,为安检的快速、安全、有效提供可靠保证。

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