Современные высокоэффективные детекторы веществ повышенной опасности. Часть 2

Как уже было отмечено в первой части статьи, по своим обнаруживающим характеристикам, чувствительности, селективности, возможности исследования как конденсированных, так и газообразных веществ, оперативности развертывания, портативности исполнения, универсальности применения, в настоящее время особенно актуальны именно дрейф-спектрометры.

Как уже было отмечено в первой части статьи, по своим обнаруживающим характеристикам, чувствительности, селективности, возможности исследования как конденсированных, так и газообразных веществ, оперативности развертывания, портативности исполнения, универсальности применения, в настоящее время особенно актуальны именно дрейф-спектрометры.

Детекторы микроколичеств (следовых количеств) веществ повышенной опасности на основе спектрометрии ионной подвижности применяются для обнаружения и распознавания частиц вещества размером 0.001 мм до 0.05 мм на одежде, частях тела человека, а также на поверхностях различных предметов.

Метод спектроскопии ионной подвижности (ion mobility spectrometry — IMS) основывается на том факте, что ионизованная молекула любого вещества обладает вполне определенной подвижностью в слабом электрическом поле. Идентификация молекулы данного типа осуществляется по измерению ее подвижности. Поэтому для реализации метода спектроскопии ионной подвижности необходимо ионизовать молекулу, дать ей возможность продрейфовать в постоянном электрическом поле определенное расстояние и зафиксировать время пролета молекулы до детектирующего узла, измеряющего ионный ток. Величина подвижности вычисляется из условия, что скорость дрейфа молекулы в слабом электрическом поле равна произведению подвижности и величины электрического поля.

Принципиальная схема спектрометра ионной подвижности представлена ниже [1].

Рис. 1 Схема спектрометра ионной подвижности:

1 — зона реакции; 2 — источник ионизации; 3 — проба; 4 — выброс воздуха; 5 — блок управления сеточным затвором; 6 — сеточный затвор; 7 — зона дрейфа; 8 — коллектор; 9 — коллекторная сетка; 10 — электрометрический усилитель; 11 — ввод воздуха противотока; 12 — микропроцессорная система

В настоящее время на отечественном рынке систем безопасности представлено около двадцати моделей детекторов — дрейф-спектрометров, как российского производства, так и зарубежных образцов.

Большинство отечественных дрейф-спектрометров являются детекторами ВВ, например, МО-2М, Шельф, Пилот-М и др.

Они имеют встроенный радиоактивный источник для ионизации пробы вещества, а для сепарации ионов пробы и распознавания веществ используют спектрометрию дифференциальной ионной подвижности. Эти приборы, как правило, портативны, показывают высокую чувствительность к присутствию химических примесей в собранной пробе, но при этом имеют очень ограниченную способность идентифицировать вещества, и как результат, в большинстве случаев не позволяют отличить следы ВВ от следов других веществ. Эти детекторы также чувствительны к различным примесям в воздухе — водяным парам, выхлопным газам автомобилей, и их способность поиска и детектирования веществ крайне ограничена. Кроме того они не имеют внутреннего нагрева, поэтому чувствительны к загрязнению.

Имеются в России и универсальные детекторы — дрейф-спектрометры без радиоактивных источников ионизации, например, переносные детекторы Кербер и Сапсан, о которых заявлено производителем, что они могут детектировать ВВ, опасные химические соединения, в том числе ОВ, а также НС. Это совсем новые приборы, не так давно прошедшие сертификацию, в настоящее время выходят на рынок систем безопасности. Информации об особенностях эксплуатации этих приборов, их надежности пока не имеется.

Детекторы — дрейф-спектрометры иностранного производства отличаются от отечественных аналогов более высоким качеством исполнения, повышенной чувствительностью, селективностью, надежностью в работе, более полными библиотеками сравнительных образцов исследуемых веществ, в частности, наркотических средств.

Общепризнанными лидерами рынка специальной досмотровой техники уже несколько лет являются детекторы компаний: Smiths Detection (Англия), Safran Morpho Detaction (Франция), Implant Sciences Corporation (США).

Внешний вид детекторов представлен ниже.

Рис. 2 Детектор Sabre 4000 Smiths Detection (Англия)

Рис. 3 Детектор Mobile Trace Safran Morpho Detaction (Франция)

Детекторы Sabre 4000 и Mobile Trace используют радиоактивный источник для ионизации пробы и имеют похожую конструкцию спектрометра. Недостатком этих приборов с потребительской точки зрения является высокая цена > $ 30,000 как самих детекторов, так и необходимых расходных материалов — специальных салфеток для забора пробы, кассет с химическими реактантами, десикаторами для осушения воздуха, забираемого прибором. Следует отметить, что сумма расходов на вспомогательные материалы при интенсивном использовании приборов могут составлять в год более четверти стоимости самого детектора. Наличие радиоизотопного источника вызывает проблемы, связанные с контролем их хранения, транспортировки и утилизации. Конструкция спектрометра оставляет его чувствительным к изменению влажности среды и присутствию органических примесей — паров и газов в воздухе. В связи с тем, что длина дрейфового пространства составляет около 5 см, разрешающая способность приборов невелика 16-20, что ограничивает их способность распознавать сигнал, принадлежащий ВВ и как следствие приводит к ложным срабатываниям в присутствии органических веществ (жиров, масел, следов моющих средств, парфюмерии, средств гигиены и т. п.) на салфетках забора пробы. При попадании в пробозаборник веществ в концентрации 1мкг и выше, приборы перестают работать и требуют длительной (иногда до нескольких часов) очистки прокачкой чистого воздуха. Несмотря на различный дизайн, конструктивные особенности этих приборов, их спектрометрические модули используют похожие технические решения, разработанные в конце 80-х годов прошлого столетия.

Качественно отличающимся от представленных выше детекторов является прибор Quantum Sniffer™ QS-H150, выпускаемый американской компанией Implant Sciences Corporation.

Рис. 4 Детектор Quantum Sniffer™ QS-H150 Implant Sciences Corporation (США)

Он появился на рынке в 2005 году в результате разработки с участием российских ученых — выпускников МИФИ. Quantum Sniffer™ QS-H150 отличается отсутствием радиоизотопного источника, оригинальной конструкцией спектрометра, позволившей удвоить разрешение прибора и как следствие качественно улучшить его способность распознавать природу химических веществ. За восемь лет более тысячи приборов Quantum Sniffer было продано в различные страны, включая Россию.

Детектор Quantum Sniffer™ QS-H150 состоит из ударопрочного корпуса с рукояткой для его переноски, в котором размещаются: пробоотборник, анализатор — спектрометр, ЖК-дисплей с панелью управления и блок питания.

Отбор проб веществ для анализа осуществляется посредством их всасывания через пробоотборник или с помощью салфеток.

В детекторе Quantum Sniffer™ QS-H150 предусмотрена визуальная и звуковая сигнализация о наличии ВВ в анализируемой пробе. В случае обнаружения ВВ автоматически подается звуковой сигнал, а информация о его виде (типе) выводится на встроенный ЖК-дисплей.

Наличие у детектора Quantum Sniffer™ QS-H150 функции самокалибровки не требует вмешательства оператора в его настройки. Вместе с тем, по желанию в любое время детектор может быть подключен к монитору с клавиатурой для анализа полученной спектрограммы ВВ, администрирования (например, пополнения библиотеки сравнительных образцов ВВ) или внешней диагностики.

Прибор способен оперировать без салфеток, осуществляя бесконтактный забор пробы.

Спецификация:

Обобщая приведенные выше данные, следует подчеркнуть, что основными достоинствами детектора являются:

• Отсутствие в конструкции источника радиации;
• Малое время разогрева;
• Наличие функции автоматической самокалибровки;
• Обнаружение ВВ в реальном режиме времени;
• Высокая скорость анализа;
• Высокая скорость очистки после детектирования ВВ;
• Высокая чувствительность и селективность;
• Возможность установления родовой (групповой) принадлежности ВВ;
• Возможность расширения библиотеки сравнительных образцов ВВ;
• Наличие встроенного ЖК-дисплея;
• Портативное исполнение;
• Небольшая масса;
• Удобство в эксплуатации;
• Возможность работы до 8 часов без подзарядки.
• Минимальные требования к техническому обслуживанию
• Низкие операционные затраты

Новым прибором на рынке систем безопасности является высокоэффективный универсальный детектор следовых количеств ВВ и НС — Quantum Sniffer™ QS-B220, созданный компанией Implant Sciences Corporation.

Рис. 5 Настольный детектор Quantum Sniffer™ QS-B220

Детектор Quantum Sniffer™ QS-B220 представляет собой настольный прибор, предназначенный для оперативного обнаружения и распознавания следовых количеств промышленно изготовленных ВВ гражданского назначения, самодельных ВВ, а также наркотических средств, включая синтетические наркотические средства.

Инновационные технологии, применяемые в детекторе, в том числе импульсный ультрафиолетовый источник ионов (Патент США № 7,820,979), автоматизированная химическая система калибровки (Патент США № 7,709,788), в сочетании с запатентованным нерадиоактивным источником ионизации (Патент США № 7,576,320) позволяют Quantum Sniffer™ QS-B220 достичь принципиально нового уровня чувствительности, а также простоты и удобства использования. Предусмотренная разработчиками автоматическая самокалибровка детектора, обеспечивает его адаптацию в процессе работы к условиям окружающей среды.

Детектор Quantum Sniffer™ QS-B220 имеет прочный пластмассовый корпус с вынесенным на его поверхность крупным сенсорным экраном с высоким разрешением (на 40% больше, чем у других настольных детекторов). Управление системой осуществляется через динамические сенсорные «кнопки», которые представляют только те параметры, которые необходимы для работы. В приборе предусмотрено несколько уровней доступа к системе: в режиме пользователя, в режиме администратора и в режиме диагностики.

Детектор Quantum Sniffer™ QS-B220 отличается низкой совокупной стоимостью его эксплуатации. Профилактическое техническое обслуживание детектора заключается только в элементарном уходе за ним и предполагает чистку с помощью обычных материалов. Осушитель заменяется только по мере необходимости.

Спецификация:

Следует подчеркнуть, что на сегодняшний день детектор Quantum Sniffer™ QS-B220 обладает самой полной библиотекой сравнительных образцов наркотических средств:

В январе 2013 году настольный детектор Quantum Sniffer™ QS-B220 сертифицирован Администрацией Транспортной Безопасности США (Transportation Security Administration — TSA). Это единственный в мире прибор без источника радиоактивного излучения, который смог пройти самые сложные (требовательные) тесты одного из главных в мире сертифицирующих органов.

Литература:

ISSN 0136-5835, Вестник ТГТУ, 2009, Том 15, № 3, c.620, Transactions TSTU, Ю. М. Смолин, Б. Н. Кобцев, Н. П. Новоселов, «Метод спектрометрии ионной подвижности для обнаружения химических загрязнений окружающей среды».

Андрей Прозоров, директор департамента систем безопасности консалтинговой группы «Борлас»

Источник: http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=42359