Technologie zur Erkennung von Sprengstoffdämpfen: Der neue „Schnüffeltest“

Technologie zur Erkennung von Sprengstoffdämpfen: Der neue „Schnüffeltest“
Technologie zur Erkennung von Sprengstoffdämpfen: Der neue „Schnüffeltest“
Anonim

Ein schnelles, genaues und hochempfindliches Verfahren zur zuverlässigen Erkennung winziger Sprengstoffspuren auf Gepäck, Fracht oder reisenden Passagieren wurde von Wissenschaftlern des Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums demonstriert. Die Dampfdetektionstechnologie erkennt und identifiziert die Dämpfe selbst sehr schwerflüchtiger Sprengstoffe in Echtzeit bei Umgebungstemperatur und ohne Probenvorkonzentration. Einzelheiten sind in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von Analytical Chemistry beschrieben.

Anstatt mit einer typischen Methode wie Oberflächenwischen oder Luftimpulsen zum Entfernen von Partikeln für die Analyse nach Partikelrückständen zu suchen, „schnüffelt“das System direkt nach Sprengstoffdämpfen, ähnlich wie Bombenspürhunde.

"Wir haben die direkte Dampfdetektion in Echtzeit für den Sprengstoff mit geringer Flüchtigkeit RDX demonstriert, der in vielen Arten von Sprengstoffen verwendet wird", sagte David Atkinson, leitender Forschungswissenschaftler bei PNNL. Verbindungen mit geringer Flüchtigkeit sind solche, die sehr kleine Mengen des explosiven Dampfes freisetzen, typischerweise im Bereich von Teilen pro Billion oder darunter, was es extrem schwierig macht, sie zu entdecken. Das PNNL-System erkennt leicht Dämpfe aus einer fingerabdruckgroßen RDX-Probe bei Konzentrationen unter 25 Teilen pro Billiarde.

"Das System identifizierte den RDX-Dampf mithilfe der selektiven chemischen Ionisierung bei atmosphärischem Druck mit Massenspektrometrie korrekt", erklärte Atkinson. Der Ansatz beinh altet das Ziehen eines Luftprobenstroms und dessen Ionisierung innerhalb eines Reaktionsbereichs in einem atmosphärischen Strömungsrohr. Die ionisierte Probe bewegt sich zu einem Massenspektrometer zur Ionendetektion und -identifizierung. Diese Luftproben müssen nicht erhitzt oder vorkonzentriert werden. Die Analyse erfolgt in etwa einer Sekunde.

"Der entscheidende Teil ist die Ionisierung", sagte Atkinson. "Wir haben die Chemie so angepasst, dass sowohl die Ionisationseffizienz als auch die Selektivität stark verbessert werden, was zu einem bestmöglichen Nachweis führt."

Es wurde festgestellt, dass nur eine begrenzte Anzahl ultraempfindlicher Nachweismethoden in der Lage ist, explosive Verbindungen mit geringer Flüchtigkeit in Konzentrationen von weniger als Teilen pro Billion nachzuweisen. Aber diese Methoden dauern normalerweise viel länger und erfordern eine Vorkonzentration der Probe aus der Dampfphase.

Gegenwärtig verwenden die meisten Sicherheitsbeamten an Flughäfen stoffähnliches Material, um Gepäck und Fracht zu wischen und Sprengstoffpartikel zur Erkennung zu sammeln. Die Proben werden dann einzeln in einem Prozess analysiert, bei dem der Wischer auf eine Temperatur erhitzt werden muss, die erforderlich ist, um die Partikel für den Nachweis zu verflüchtigen.

In einigen Fällen wendet sich die Flughafensicherheit zur Erkennung an Eckzähne, insbesondere bei großen Gegenständen, deren Größe wie Fahrzeuge oder Fracht eine Partikelprobenahme unpraktisch macht.

"Was wir zu entwickeln versuchen, ist ein Instrument, das die Fähigkeiten eines Hundes nachahmt oder übertrifft", sagte Atkinson. Obwohl das Geruchssystem von Hunden hoch entwickelt ist, stellen Hunde Probleme dar, die Maschinen nicht haben. Der beste Freund des Menschen arbeitet nur begrenzt, muss ernährt, regelmäßig bewegt und ausgeruht werden. Während die Fähigkeit eines Hundes, Sprengstoffe zu riechen und zu erkennen, äußerst empfindlich ist, können Instrumente ihre Fähigkeiten bald übertreffen und zu geringeren Kosten funktionieren.

Robert Ewing, Senior Research Scientist bei PNNL, sieht eine glänzende Zukunft für die Technologie und hofft, die Leistung noch weiter steigern zu können.

"Derzeit haben wir den Nachweis von explosiven Verbindungen wie RDX, PETN, Nitroglyzerin und Tetryl demonstriert, zusammen mit Plastiksprengstoffen, die diese Materialien in geringen Teilen pro Billiarde enth alten", sagte Ewing. „Die zukünftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, andere explosive Bedrohungen zu erkennen, indem die Ionisationschemie manipuliert und die Nachweisgrenzen gesenkt werden."

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