专利名称：一种识别和检测爆炸物的新方法
技术领域：
本发明提供一种对爆炸物进行识别和检测的方法。本发明采用紫外光源为电离源的离子迁移谱技术，以空气作载气和漂气，同时在载气中掺杂易电离化合物在负离子模式下对爆炸物进行检测。离子迁移谱技术主要是通过气相离子的迁移率来表征各种不同的化学物质，以达到对各种物质分析检测的目的。紫外光源的离子迁移谱，主要是对电离能低于其光子能力的化合物进行电离检测，通常在正离子模式下工作。掺杂易电离化合物后，可以使紫外光源的离子迁移谱在负离子模式下对电负性较强的化合物进行检测。
背景技术：
所谓“爆炸物”，是指各种能够爆裂，以及具有爆裂性和较大杀伤力、破坏性，能够对公共安全构成威胁和危害的物品。近年来，世界范围内，恐怖分子利用各种隐藏爆炸物进行讹诈、劫机，制造机毁人亡、火车爆炸等恐怖悲惨事事件。为了消除这些悲剧事件的发生和保证人民生命财产安全， 机场、码头、火车站等场所必须能有效地查出行李和包裹中的隐藏爆炸物。因此，隐藏爆炸物的检测日渐成为世界关注的问题，是具有挑战性的研究课题。传统的爆炸物探测方法是X射线透视成像技术，利用X射线穿过物体时的衰减规律，得到物体的形态和密度信息，如双能射线成像和X射线CT.但受其原理制约，这类方法只能得到物体内的物理缺陷或密度信息，无法判断物质的化学成分，用于爆炸物探测无法区分密度接近的爆炸物和非爆炸物，如TNT和咖啡，从而造成很高的误报率。近些年发展起来的离子迁移谱技术，可以在数秒时间内对邮件、包裹等物品内是否有爆炸物品、毒品等做出判断，离子迁移谱技术为各级安全机构的检测，提供了很好的检测手段。目前全球已经有超过1万台IMS仪器被用于各国的安全检测控制；有超过5万台 IMS检测设备被军队(海、陆、空极其防化部队)使用。传统的测量爆炸物的离子迁移谱的电离源为6Ni源，虽然能够进行爆炸物高灵敏度的检测，但是6Ni的放射性，在应用中对人体有一定的危害。
发明内容
本发明提供一种识别和检测爆炸物的方法，采用紫外光源为电离源的离子迁移谱技术，以空气作载气和漂气，同时在载气中掺杂易电离化合物在负离子模式下对爆炸物进行检测。该方法可以通过调节载气中易电离化合物的浓度来调控反应离子的浓度，能够极高地提高对爆炸物的检测灵敏度，实现爆炸物快速，高灵敏的检测。为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种识别和检测爆炸物的方法，采用紫外光源作电离源的离子迁移谱作为检测仪器，在不通入易电离化合物时，紫外光源电离源的离子迁移谱只能在正离子模式下对电离能低于紫外光源光子能量的化合物进行检测，不能实现电负性的爆炸物的检测。于离子迁移谱的离子迁移管内的反应区通入气态的易电离化合物，通过紫外光的照射，离子迁移谱在负离子模式下对爆炸物进行检测。反应离子浓度可以通过调节易电离化合物的浓度进行调节，实现爆炸物高灵敏度的检测；所述紫外光源为真空紫外灯、二极管、氙灯、汞灯或紫外激光器等能够产生紫外光的设备。所述的易电离化合物为电离能低于所用紫外光源光子能量的化合物。所述的易电离化合物为丙酮、苯、甲苯中的一种或二种以上。所述的迁移管中紫外光照射易电离化合物能够产生低能量的光电子，待测物的电离可以通过以下两个过程1、光电子吸附到待测物，使其电离；2、光电子吸附到载气光化学反应的产物O3上，得到03_。(V或其水合离子O3-(H2O)n作为试剂离子，和爆炸物以及其他电负性化合物发生反应，使待测物得到电离。本发明的优点采用紫外光源作电离源的离子迁移谱作为检测仪器，于离子迁移谱的离子迁移管内的反应区通入气态的易电离化合物，通过紫外光的照射，实现紫外光源离子迁移谱在负离子模式下对爆炸物进行检测，避免了放射性电离源的使用；反应离子浓度可以通过调节易电离化合物的浓度进行调节，实现爆炸物高灵敏度的检测，可以实现ng量级的检测。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明图1为紫外光电离源离子迁移谱示意图；图中紫外光源1、易电离化合物掺杂装置2、支撑柱3、反应区4、离子门5、迁移管6、样品载气7、尾吹气8、信号接收与检测系统9 ； 其中10为法拉第筒，11为放大器，12为A/D转换器，13为压缩空气，14为数据处理系统 (如示波器)。图2为紫外光电离源掺杂易电离化合物丙酮时的离子迁移谱本底信号图；图3为紫外光电离源不掺杂易电离化合物时负离子模式下TNT的检测谱图；图4为TNT的紫外光电离离子迁移谱掺杂丙酮时的检测谱图；图5为ANFO的紫外光电离离子迁移谱掺杂丙酮时的检测谱图；图6为DINA的紫外光电离离子迁移谱掺杂丙酮时的检测谱图。
具体实施例方式为了实现爆炸物的测量，本发明采用紫外光源作电离源的离子迁移谱作为检测仪器，于离子迁移谱的离子迁移管内的反应区通入气态的易电离化合物，通过紫外光的照射， 离子迁移谱在负离子模式下对爆炸物进行检测；反应离子浓度可以通过调节易电离化合物的浓度进行调节。以空气作载气和漂气，于反应区通入载气，在载气中掺杂易电离化合物，反应离子浓度可以通过调节载气中掺杂易电离化合物的浓度进行调节，实现爆炸物高灵敏度的检测。易电离化合物在紫外光照射能够产生低能量的光电子，待测物的电离可以通过以下两个过程1、光电子吸附到待测物，使其电离；2、光电子吸附到载气光化学反应的产物O3上，得到03_。O3-或其水合离子O3-(H2O)Jt为试剂离子，和爆炸物以及其他电负性化合物发生反应，使待测物得到电离。图2-6给出了一些实验谱图对本发明给与说明。除了特别提出，这些谱图的实验条件均为迁移管长度为8. 8cm，迁移电场强度为M5. 45V/cm，离子门开门时间为0. ans，周期为50ms，漂气和样品载气均为经硅胶、活性炭和分子筛处理的压缩空气，其中水汽含量低于lOppm。漂气流速600ml/min，载气流速400ml/min，迁移管温度保持90°C，进样器温度 180°C。掺杂的易电离化合物为丙酮，通过带有渗透膜的小瓶顶空加入载气中。图2为紫外光电离源掺杂易电离化合物的离子迁移谱本底信号图，即形成的反应离子信号图，从图中可以看出反应离子的迁移时间为10.01ms。实施例1图3给出的是在以上实验条件下不掺杂丙酮时测得的TNT的离子迁移谱图，从图中可以看出不掺杂丙酮时对TNT没有响应。实施例2图4给出的是在以上实验条件下测得的TNT的离子迁移谱图，从图中可以看出TNT 形成的产物离子峰的迁移时间为15. 64ms0实施例3图5给出的是在以上实验条件下测得的AFNO的离子迁移谱图，从图中可以看出 AFNO形成的产物离子峰的迁移时间为11. 94ms0实施例4图6给出的是在以上实验条件下测得的DINA的离子迁移谱图，从图中可以看出 DINA形成的产物离子峰的迁移时间为18. 37ms。
权利要求
1.一种识别和检测爆炸物的方法其特征在于采用紫外光源作电离源的离子迁移谱作为检测仪器，在离子迁移谱的离子迁移管内的反应区通入气态的易电离化合物，通过紫外光的照射，离子迁移谱在负离子模式下对爆炸物进行检测；反应离子浓度可以通过调节易电离化合物的浓度进行调节，实现爆炸物高灵敏度的检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以空气作载气和漂气，于反应区通入载气，在载气中掺杂易电离化合物，反应离子浓度可以通过调节载气中掺杂易电离化合物的浓度进行调节，实现爆炸物高灵敏度的检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述紫外光源为真空紫外灯、二极管、氙灯、汞灯或紫外激光器等能够产生紫外光的设备。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的易电离化合物为电离能低于所用紫外光源光子能量的化合物。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的易电离化合物为丙酮、苯、甲苯中的一种或二种以上混合而成。
全文摘要
本发明涉及一种识别和检测爆炸物的方法。本发明采用紫外光源为电离源的离子迁移谱技术，以空气作载气和漂气，同时在载气中掺杂易电离化合物在负离子模式下对爆炸物进行检测。该方法可以通过调节载气中易电离化合物的浓度来调控反应离子的浓度，能够提高对爆炸物的检测灵敏度，实现爆炸物快速，实时在线，高灵敏的检测。
文档编号G01N27/64GK102478544SQ20101056727
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者李海洋, 杜永斋, 王卫国, 王新, 程沙沙, 陈创 申请人:中国科学院大连化学物理研究所