快中子活化分析检测爆炸物方法研究

叙述了快中子活化法检测隐蔽爆炸物的原理、方法及其优点。采用K-400高压倍加器产生的14 MeV快中子对TNT、黑索金、硝胺及土制炸药等4种炸药、10余种常见物品和用土壤层覆盖的TNT样品进行快中子活化分析,测定各种样品的氮氧含量,建立被测物单位质量氮和氧计数率的二维分布,取得了爆炸物识别特征区,并用计算机模式识别方法进行判别。结果表明,此方法误判率和漏判率较低。Monte-Carlo模拟结果显示,在距中子源15 m以外,基本无辐射剂量,被测物经检测1 h后,总剂量小于环境本底剂量。本方法可用于远程控制快中子活化多探测器阵列检测爆炸物。

MEMS技术检测爆炸物的原理与研究进展

本文对国内外采用MEMS技术检测爆炸物的方法进行了分类,主要将其分为测温法、位移法、压阻法、谐振法等,分别介绍了它们的检测原理,分析了在灵敏度、选择性、抗环境干扰能力、系统集成与小型化等方面它们各自的潜在优势以及不足之处。同时,对近十年来该研究领域的进展和现状作了简要回顾,这些研究目前基本上都还处于实验室阶段,在真正达到实用化前还需要解决选择性、稳定性、抗环境干扰等技术难题。

表面增强拉曼光谱检测爆炸物研究进展

近年来,恐怖袭击、刑事犯罪等爆炸事件频发,对社会的公共安全构成了严峻挑战。炸药是各种爆炸物的核心成分,因此对炸药的分析检测与识别是公共安全领域研究的热点之一。表面增强拉曼光谱可以对爆炸物分子实现指纹谱性、超痕量、实时高效的探测和识别,在安全检测和法庭科学等公共安全领域展现了极具诱惑力的应用前景。最近几年,国际上针对表面增强拉曼光谱检测爆炸物的研究十分活跃,取得了丰富的成果,文章综述了爆炸物表面增强拉曼基底,包括表面修饰改性和复合功能结构基底;有机和无机爆炸物的检测;以及爆炸物光谱识别的研究进展。分析了需要面对的问题,并总结展望了未来的发展趋势。相信随着纳米科学与技术、表面科学、仪器科学以及深度学习等新兴科技的快速发展,表面增强拉曼光谱一定能在爆炸物检测和识别方面取得更大进展。

碳量子点的合成及在爆炸物检测中的应用

碳量子点(CQDs)距今已被提出多年,由于碳量子点自身物理和化学性质十分突出,引起国内外的广泛研究。随着人们对其研究的深入,碳量子点的性质和原理也不断被人们了解,并逐渐开始掌握其制备与应用。综述了3种碳量子点制备方法的国内外研究进展,分别是化学氧化法、微波辅助法和水热法,详细阐述了碳量子点的表面修饰以及碳量子点在爆炸物检测方面的应用,最后对碳量子点在爆炸物检测方面存在的问题进行分析和展望。

爆炸物检测中的模拟计算

为优化基于伴随α粒子技术的爆炸物检测系统中的γ探测器和数据分析软件,利用蒙特卡罗程序EGSnrc对γ探测器的探测效率和能量响应分别进行了模拟。NaI(Tl)、BGO等几种无机闪烁体γ探测器探测效率的模拟计算结果为探测器的优化选择提供依据;对碳、氧单质元素、硝酸氨、模拟炸药样品在14MeV中子作用下的特征γ射线,在Φ5″×8″NaI(Tl)探测器的能量响应模拟计算结果进行了分析,并与实验测量能量响应进行了比较。结果表明,模拟方法可靠,应用该方法可对其他的单质材料来进行响应计算以建立响应函数数据库。

爆炸物检测中典型样品的瞬发γ谱测量

在中子检测爆炸物的研究中,利用14MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征γ射线的特性,采用伴随粒子法结合D-T中子飞行时间技术,使用尺寸为12.5cm×20cm的大体积NaI(Tl)探测器,对爆炸物所含元素C,N,O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发γ谱测量。获得了几种典型样品的特征γ谱,并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较,表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平,可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。

α粒子散射对爆炸物检测时间分辨的影响

对爆炸物检测中伴随α粒子技术的时间谱进行了研究,建立了一套基于伴随α粒子技术的时间谱测量装置,分析了影响时间谱分辨的若干因素。采用60μm厚的铜箔设计了一个锥形准直筒对散射的α粒子进行屏蔽,以500 g尿素为样品测量了α-γ符合时间谱。结果表明,α粒子在靶室内壁的散射是影响时间谱分辨的重要因素,锥形准直筒抑制了与α散射相关中子产生的γ射线,提高了α-γ符合时间谱的分辨。在有无锥形准直筒的条件下,符合时间谱特征瞬发峰γ的半高宽分辨力分别为1.8 ns和6.4 ns。分辨力高的时间谱可用于获取爆炸物样品的特征瞬发γ能谱。

基于快中子伴随α粒子方法的爆炸物检测技术的蒙特卡罗方法模拟

基于快中子伴随α粒子方法的爆炸物检测技术是一种可有效探测隐藏爆炸物的中子探测技术。利用蒙特卡罗Geant4程序模拟计算石墨、水、TNT样品前有、无墙体两种情况在14 MeV中子作用下产生的γ射线在探测器内的能量沉积谱和飞行时间谱,通过对飞行时间谱的分析表明,选取适当的时间窗可在一定程度上抑制探测器上的本底信号。

伴随粒子法检测隐藏爆炸物安检仪研发

为应对日益增长的恐怖活动.研制了基于伴随α粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理.详细阐述了安检仪的伴随α粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列γ探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测.结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测.通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。

爆炸物检测系统中辐射屏蔽设计

用伴随α粒子的D-T中子飞行时间技术进行爆炸物安全检测过程中,D-T中子和伴生的γ射线会对检测仪器、工作人员和旅客造成辐射损害,并影响环境,因此须对中子源进行有效屏蔽。本文用MCNP5程序计算了D-T中子在不同屏蔽材料组合条件下检测仪器屏蔽效果及人员的有效剂量当量。结果表明,对中子源有效屏蔽后,检测仪器的快中子当量为屏蔽前的3.44%,满足检测要求,人员的剂量当量在不同屏蔽组合下,设定相应活动区域,可满足国家辐射屏蔽规定,且中子活化造成的环境影响可忽略不计。

基于核四极共振技术的邮件爆炸物检测系统

介绍了基于核四极矩共振(Nuclear Quadrapole Resonance,简称NQR)的爆炸物探测技术的原理和方法,并详细介绍了基于NQR技术的邮件爆炸物检测系统。该系统采用了直接数字合成技术定制激发脉冲序列,激发脉冲的相位、幅度和频率可实现程序精确控制。系统中采用了自动调谐技术保证探头只对感兴趣的频率点灵敏,集成了温度-频率关系曲线使得系统能够根据被测样品的温度自动修正激发频率。同时,在数据处理中引入加权算法抑制噪声干扰,提高了探测准确度。

基于14 MeVμs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeVμs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性,分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(Tl)和BGO两种探测器测量γ能谱;NaI(Tl)探测器在测量14N的热中子辐射俘获γ10.835MeV时表现出了很好的性能,而BGO探测器则在测量12C和16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品,其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱,在分析了1H、12C、14N、16O的元素含量之后,有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。

快中子伴随α粒子成像技术在包裹爆炸物检测中的应用

快中子伴随α粒子成像技术(API)用于爆炸物检测,可有效探测隐藏爆炸物,基于该方法设计了包裹爆炸物检测中子装置,模拟计算硅酸钇镥(LYSO)γ射线探测器的探测效率和能量响应,并与实验进行对比,符合较好。分别采用快中子非弹性散射直接测量方法和API方法对石墨样品进行对比检测实验,结果表明,API方法可有效抑制快中子与周围环境产生的强γ干扰信号;通过对石墨、水、三聚氰胺等进行实验测量,获得C、N、O元素的相对纯净谱。同时将洗衣粉、奶粉等干扰物与TNT、硝铵样品一起放置进行测试,得到多种样品在不同条件下的高信噪比谱数据,可为爆炸物的准确鉴别提供参考。

四苯乙烯的合成、表征及在爆炸物检测中的应用——介绍一个大学化学综合实验

因具有聚集诱导发光特性、螺旋桨结构的四苯乙烯及其衍生物,在有机光电材料、荧光传感和生物成像等领域表现出优异的荧光性能。本实验以二苯甲酮为原料,利用McMurry偶联反应合成四苯乙烯。采用萃取、干燥和柱层析等手段对产物进行分离和纯化,通过熔点测定、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱对其结构进行表征后,使用苦味酸作为模型化合物,利用荧光光谱测定其对爆炸物的荧光检测极限。本实验寓科研热点于实验教学中,不仅提高了学生的实验操作技能,而且有助于学生了解具有聚集诱导发光性能的四苯乙烯及其衍生物的研究现状和应用前景,激发了学生的科研兴趣和创新意识。

LaBr_3(Ce)探测器在爆炸物检测中的应用

LaBr3(Ce)探测器具有高的能量分辨率和良好的能量线性响应等特点,在γ射线的测量中展示了优良的性能。本工作基于爆炸物检测的应用背景,介绍了LaBr3(Ce)探测器的特性、现状和研究进展,采用标准γ源对其性能进行了测试,并与BaF2、NaI(Tl)、LaCl3(Ce)等几种探测器进行了比较。结果表明,LaBr3(Ce)探测器在爆炸物检测方面具有良好的应用前景。

适用于爆炸物CT检测重建图像去噪新算法

机场旅客行李爆炸物CT检测成像过程中不可避免地受到噪声影响,对重建图像的去噪处理是爆炸物CT检测技术中的一个重要环节。针对机场旅客行李隐藏爆炸物快速检测、重建图像质量要求和引入的噪声特点,提出了一种有效的图像去噪算法将小波包分析与快速中值滤波相结合,并且对小波包系数运用一种新的阈值去噪方法。实验结果表明,该算法能更有效地去除重建图像的噪声并保持图像的边缘细节。

TNIS(NNA)爆炸物检测技术

简要介绍了采用伴随α粒子法检测爆炸物的基本原理和方法,目前的研制现状以及作为商用亟待解决的技术问题。

一种基于爆炸物检测系统的中子准直装置实验研究

基于脉冲快热中子活化分析技术(PFTNA)设计开发出一种爆炸物检测实验系统。该系统以14MeV脉冲中子发生器为中子源,选用BGO探测器和4 096道多道分析器。介绍了该系统中的准直装置设计,包括其选材、尺寸和构造。利用该检测系统对爆炸物模拟物(尿素和硝铵)进行检测,在使用设计的中子准直装置后,可得到不同位置情况下的样品能谱图,待测样品的元素组成能够较好地在准直孔处被检测出来,取得了预期效果,从而确定了该准直装置的使用可行性。

用TNA方法进行爆炸物检测软件系统设计

主要描述利用TNA方法进行爆炸物检测系统中的软件模块化设计,由于在系统开发过程中需要对算法进行调试,因此要求软件能够实现算法调整的灵活性以及自由的扩充性。整个系统共分为数据获取、元素分析以及识别定位三大模块,各个大模块又细分为不同的小模块。通过模块化的设计,能够在系统的搭建过程中自由的改进算法以及增加功能,提高开发效率。

利用TNA方法进行爆炸物检测软件系统中的能谱自动分析

主要研究利用TNA方法进行爆炸物检测中的能谱自动分析算法,包括在干扰环境下对能谱进行稳谱,利用已完成能量刻度的标准谱对探测器采集的能谱进行自动能量刻度,以及对刻度后的能谱进行快速拟合或积分,计算样品中的N和H元素的含量。通过不同的数值分析算法,能够对能谱进行快速、准确的自动分析处理,为最终实现爆炸物检测奠定基础。