Обнаружение взрывчатых веществ путем анализа их паров и частицВандышев Борис Алексеевич, кандидат технических наук ОБНАРУЖЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ПУТЕМ АНАЛИЗА ИХ ПАРОВ И ЧАСТИЦ Терроризм с использованием взрывчатых веществ (ВВ) в последние годы получил широкое распространение во всем мире, борьба с этим противоправным явлением возведена в ранг международной проблемы. Применение террористами взрывных устройств (ВУ), искусно закамуфлированных в бытовых предметах, спрятанных в автомобилях и даже под одеждой человека (террористы - камикадзе), приводит, как правило, к большому количеству жертв и наносит существенный материальный урон. Например, по опубликованным в журнале “Security” (№ 9, 1995г.) данным, в США в 1993 году было совершено 1880 террористических акта с применением ВУ, в результате которых погибло 70 человек, 1375 было ранено, имущественный ущерб составил 526 миллионов долларов. По информации из МВД РФ (газета “Московский комсомолец” от 3 декабря 1997г.) в 1997 году в России “было произведено 740 криминальных взрывов, при которых пострадало 460 человек, в том числе 150 погибло”. Специалисты многих стран работают над созданием устройств, позволяющих своевременно обнаруживать ВУ и нейтрализовывать их. Трудно назвать научно-техническое направление, достижения в котором не использовались бы для решения этой проблемы. В ряду приборов, позволяющих выявлять скрытые ВУ, видное место занимает аппаратура непосредственного обнаружения ВВ по детектированию их паров и частиц, присутствующих в тех или иных количествах вблизи или на поверхности террористической “бомбы”. Для того чтобы иметь представление о количествах ВВ, которые необходимо обнаружить в воздухе с помощью газоаналитического детектора, в таблице 1 приводятся приблизительные данные о давлении их насыщенных паров при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре. Как видно из таблицы, чувствительность детекторов паров ВВ должна быть достаточно высокой, тем более что промышленные и боевые изделия изготавливаются с применением различных связующих веществ (как, например, американское С-4), что существенно затрудняет процесс испарения из них взрывчатого вещества. Для детектирования ВВ используются методы газовой хроматографии, дрейф-спектрометрии ионов и масс-спектрометрии. Наиболее успешно, с точки зрения изготовления коммерческих детекторов паров и частиц ВВ, продвинулись первые два направления. Разработчиками создана довольно широкая номенклатура соответствующих приборов, часть из которых представлена в таблице 2. Ввод анализируемой пробы в детектор осуществляется либо за счет всасывания воздуха от поверхности или из щелей обследуемого объекта, либо путем предъявления захваченных на пробоотборник частиц или сорбированных паров ВВ.
Конструкция воздушного пробоотборника в приборах “Шельф” и “МО-2” решена довольно оригинально: она создает смерчеобразный вихрь, внутри которого образуется трубка воздушного разрежения, что обеспечивает условия для “высасывания” проб воздуха из щелей и труднодоступных мест контролируемого объекта. В стационарных и мобильных детекторах ВВ взятие пробы воздуха для анализа производится выносным ручным пробоотборником с предварительной концентрацией регистрируемого вещества. В качестве концентраторов используются изделия с развитой сорбирующей поверхностью: бумажные фильтры, сыпучие материалы, металлические спирали, сетки и другие.
Для управления процессом анализа используется встроенная микро-ЭВМ. С целью повышения эффективности анализа используется несколько колонок, либо (как в приборе “ЕКНО”) моноблок, состоящий из тысяч коротких параллельных капиллярных колонок. Применяются также и другие методы регистрации паровой фазы взрывчатых веществ. Весьма эффективным является хемилюминесцентный метод, используемый в приборе “EGIS”. Здесь молекулы ВВ подвергаются пиролизу с образованием закиси азота NO, которая, реагируя с получаемым в приборе озоном О3, образует возбужденные молекулы NO2. При переходе в основное состояние эти молекулы испускают инфракрасное излучение, регистрируемое фотоумножителем. Весь процесс анализа от ввода пробы до получения конечного результата занимает не более 30 секунд. Прибор хорошо зарекомендовал себя в условиях массового контроля на взрывоопасность. Например, испытания двух приборов, проведенные в Германии службами безопасности, показали, что на 400000 анализов уровень ложных тревог составил около 0,03%. Этими приборами оснащены все крупнейшие аэропорты Европы. Высокой чувствительностью обладает метод молекулярных ядер конденсации (МОЯК), примененный в приборе “Эдельвейс-4”. В данном случае ионизованные молекулы ВВ способствуют образованию в реакционной камере аэрозольных частиц, наличие которых регистрируется по изменению светопропускания. Прибор снабжен выносным ручным вихревым пробоотборником с концентратором и лучевым подогревом обследуемой поверхности. Время цикла анализа после ввода пробы в прибор составляет 120 секунд. Следует отметить, что газохроматографические детекторы паров и частиц ВВ требуют для своей работы газы-носители, из которых наиболее часто используются высокочистые азот и аргон. Нередко это является причиной скептического отношения пользователей к приборам этого класса, опасающихся зависимости их успешной эксплуатации от наличия требуемого газа, особенно в отдаленных от мест его производства районах. Выгоднее в этом отношении выглядит “EGIS”, в котором газ-носитель (водород) производится в самом приборе путем электрохимического разложения воды. Приборы, основанные на методе спектрометрии подвижности ионов в электрическом поле (дрейфспектрометры), выполняются как в портативном, так и в мобильном вариантах. Ионизованные молекулы ВВ (как правило, путем облучения потоком бета-частиц слаборадиоактивных источников трития или никеля-63) попадают в дрейф-камеру, где под действием электрического поля определенной конфигурации перемещаются к коллектору. Попадая на него, они создают импульс тока в электрической цепи, который усиливается и обрабатывается электронным блоком. Время дрейфа к коллектору зависит от подвижности ионов и параметров электрического поля, что и положено в основу идентификации анализируемого вещества. Отбор пробы для анализа осуществляется как непосредственным засасыванием воздуха в прибор (“Шельф”, “МО-2”), так и с помощью выносного пробоотборника (“IONSCAN”, “ITEMISER”). В последнем случае в качестве концентратора используется бумажный фильтр, который сорбирует пары ВВ или задерживает их частицы при прокачивании через него с помощью турбинки воздуха, либо берется проба-мазок с поверхности контролируемого предмета.
Например, масс-спектрометрический детектор (МСД) взрывчатых устройств “CONDOR”, созданный фирмой SCIEX совместно с British Aerospace, является довольно габаритным стационарным устройством стоимостью свыше 1млн. долларов США. Меньшими весогабаритными характеристиками и стоимостью (180х90х60см; 360кг; 300000 долларов США) обладает МСД “ТОР 2000”, разработанный фирмой Sensar (США). Чувствительность его достигает 1 ppt ВВ в пробе при времени анализа порядка 1сек. Фирма работает над усовершенствованием прибора с целью упрощения его обслуживания, оптимизации операции пробоотбора и снижения стоимости. Наиболее простым и доступным способом обнаружения следовых количеств ВВ является метод цветных химических реакций. Суть его заключается в образовании окрашенных продуктов при взаимодействии некоторых реактивов с пробой, взятой методом мазка с поверхности подозреваемого на взрывоопасность предмета. Отечественный химкомплект состоит из набора трех реактивов, бумажных фильтров и упаковки, которая легко умещается в кармане. Бумажным фильтром (можно марлей, ватой и т.п.) обтирается поверхность контролируемого объекта. Затем на фильтр в месте загрязнения в определенной последовательности капается растворами из флаконов и по появлению красно-фиолетовой, оранжевой или розовой окраски определяется наличие в пробе ВВ. Чувствительность метода составляет: по тротилу - 10-8 г в пробе; по тетрилу, гексогену, октогену - 10-6 г; по ТЭНу -10-5 г. Флаконы с реактивами выполняются как в виде капельниц, так и пульверизаторов. Комплект может быть использован также и в следственных мероприятиях на месте совершенных взрывов. В заключение статьи уместно обратить внимание еще на один аспект, связанный с обнаружением скрытых закладок ВВ. Как видно из таблицы 1, концентрация в воздухе паров соединений гексогена и ТЭНа, входящих в состав большинства пластических взрывчатых веществ (ПВВ), довольно низка и требует от детекторов ВВ большой чувствительности, что приводит к усложнению их конструкции, увеличению весогабаритных характеристик и стоимости, снижению производительности контроля. С целью повышения эффективности проведения досмотровых операций, упрощения, облегчения и удешевления аппаратуры обнаружения скрытых закладок ВВ специалистами было предложено вводить в состав ПВВ легколетучие добавки (маркеры), испаряемость которых на несколько порядков превышала бы испаряемость гексогена и ТЭНа и не влияла на основные эксплуатационные характеристики пластиковой взрывчатки. Одним из таких маркеров может служить, например, этиленгликольдинитрат (EGDN), который отвечает этим требованиям. Для облегчения обнаружения ПВВ международным сообществом была принята в 1991 году Конвенция об их маркировании высоколетучими веществами. Этот проект направлен в будущее, когда немаркированные ПВВ, срок хранения которых истечет, будут заменены на маркированные. Известно, что некоторые производители уже перешли на выпуск только маркированных ПВВ. Этот пример свидетельствует о том, как объединенными усилиями наций можно плодотворно решать проблему борьбы с терроризмом.
Таблица 1. Некотрые сведения об испаряемости взрывчатых веществ.
* - по разным данным Таблица 2. Оборудование для обнаружения паров и частиц взрывчатых веществ (по рекламным данным)
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
