Приборы на резонансном лазерном поглощении ( на примере устройства «Spectrophone»)

Программа МДК 01.04 «Специальная техника»

Для группы ПД-1-17   19.02.2020

 

 ПРИБОРЫ ДЛЯ ПОИСКА НАРКОТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И ИСТОЧНИКОВ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (вопрос №15)

Приборы для поиска наркотических веществ

По комплексу эксплуатационных и технических требований многочисленные виды аппаратуры и диагностикумы можно разделить на три основные группы.

Группа А — стационарная досмотровая аппаратура, основанная на использовании различных видов проникающих излучений и предназначенная к применению в аэропортах, таможенных терминалах и т. п.

Как правило,  приборы этого типа реализуют один из современных вариантов компонентного локально-распределительного анализа (рентгеновская просмотровая аппаратура, нейтронная томография и др.).

Группа Б — стационарная аппаратура высокочувствительного и экспрессного анализа и предварительной идентификации наркотических препаратов, основанная на использовании современных физико-химических методов (дрейф-спектрометрия ионов, поверхностная ионизация, резонансное лазерное поглощение и др.).

Группа В — к ней целесообразно отнести иммунохимические и химические тесты и диагностикумы, а также малогабаритные переносные приборы на их основе, предназначенные для индивидуального использования в целях выявления и предварительной идентификации наркотических препаратов непосредственно в выездных условиях.

Приборы на основе ионной подвижности.

Детектор наркотиков IONSCAN 400 использует технологию спектрометрии ионной подвижности для обнаружения:  наркотиков: кокаин, героин, РСР, ТНС, метамфетамин, ЛСД, марихуана и т. д. (чувствительность  — 1 нг, длительность анализа 6-8 с).

Пробоотбор осуществляется на тампоны на воздушный фильтр (при использовании ручного пробоотборника).

Дрейф-спектрометры

Работа дрейф-спектрометров основана на ионизации непрерывного потока газа, разделении образовавшихся ионов микропримесей по их подвижности в электрическом поле специальной формы и регистрации разделенных ионов (метод спектрометрии подвижности ионов в электрическом поле). Благодаря своему принципу функционирования данные устройства обладают достаточно высоким быстродействием (от сотых долей секунды до 1—2 с), но при этом имеют недостаточную разрешающую способность.

Системы на основе ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР)

Прибор ГХМС представляет собой магнитный квадрупольный с двойной фокусировкой масс-спектрометр, который оборудован несколькими интерфейсами для ввода образцов, в том числе, газовым хроматографом, оснащенным оригинальным устройством — «концентратор-термодесорбер». Данное устройство позволяет проводить экспресс-исследования газообразных и жидких образцов. Продолжительность анализа при этом не превышает 2—3 мин, что позволяет использовать прибор для идентификации неизвестных веществ с использованием стандартных баз данных по масс-спектрометрии. Прибор уже зарекомендовал себя при исследовании образцов взрывчатых и отравляющих веществ, объектов окружающей среды. Принцип работы прибора основан на том факте, что ядра ряда элементов периодической таблицы, имеющие несферическое распределение положительного заряда в ядре (N, Na, Cl и др.), возбуждаются и поглощают энергию при воздействии внешнего электромагнитного радиочастотного поля строго определенной частоты. При переходе обратно в равновесное состояние они излучают накопленную энергию на той же частоте. Такое явление называется ядерный квадрупольный резонанс.

Масс-спектрометры

Действие масс-спектрометров основано на физико-химическом методе измерения отношения массы ионов к их заряду (масс-спектрометрии).

Спектрометрия основана на ионизации молекул, разделении ионов в газовой фазе, которое происходит в зависимости от соотношения их массы и заряда, и регистрации разделенных ионов. Эти приборы имеют дело с материальным веществом, состоящим, как известно, из мельчайших частиц — молекул и атомов. Они устанавливают молекулярную массу вещества, ее атомарный и изотопный состав, а также пространственную структуру расположения атомов, что позволяет идентифицировать и само вещество. Масс-спектрометры обладают исключительно высокой чувствительностью и позволяют обнаруживать следовые количества органического вещества в больших объемах газов и жидкостей.

Системы радиолокационного голографирования

Основаны на излучении миллиметровых волн и использующие собственные радиометрические излучения различных покровов и сред естественного и искусственного происхождения, в том числе и живых объектов. Одной из практических задач, потенциально решаемых с помощью радиотепловых методов наблюдений в диапазоне миллиметровых волн, является регистрация неоднородностей радиотеплового излучения тела человека при бесконтактном досмотре.

Принцип работы данных систем будет рассмотрен на примере портала SafeScout.

Принцип действия портала SafeScout основан на «радиосигнальном» голографировании и обеспечивает обнаружение скрытых на теле человека предметов из металла, дерева, керамики, стекла, пластмассы и других материалов. Пропускная способность портала SafeScout составляет до 600 человек в час, при возможности обнаружения предметов сразу на всем теле человека.

Биодатчики

Биодатчик обычно состоит из биологического компонента (клетки, фермента или антитела), соединенного с преобразователем — прибором, приводимым в действие одной системой и передающим энергию (обычно в другой форме) другой системе. Биосенсоры являются детекторами, действие которых основано на специфичности клеток и молекул, и используются для идентификации и измерения количества малейших концентраций различных веществ, в том числе и взрывчатых.

Приборы на резонансном  лазерном поглощении (на примере устройства «Spectrophone»)

Принцип действия прибора основан на резонансном поглощении наркотическими и взрывчатыми веществами лазерного излучения с регистрацией возникающих при этом локальных перепадов давления в виде звуковых волн чувствительным микрофоном.

Прибор состоит из компактного лазера, контрольной камеры с детектирующим микрофоном, модулятора лазерного излучения, фазочувствительного усилителя сигнала и компьютера для управления процессом и обработки результатов анализа. В рабочем цикле прибора анализируемая проба воздуха поступает в контрольную камеру, где попадает в зону действия луча лазера, длина волны которого совпадает с максимумом поглощения анализируемого соединения.