Разработка и исследование модифицированного спектрометра подвижности ионов с селективным концентрированием молекул для обнаружения и идентификации взрывчатых веществ

• Автор: Эпинатьев, Игорь Даниилович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ методов и средств обнаружения и идентификации взрывчатых веществ
1.1 Взрывчатые вещества, их химико-физические признаки
1.2 Классификация методов и средств обнаружения ВВ
1.3 Спектрометрия подвижности ионов, тенденции и направления развития
1.4 Анализ направлений повышения чувствительности
СПИ методов
Выводы
Глава 2. Исследование и разработка путей и методов повышения чувствительности средств СПИ
2.1 Краткая теория спектрометрии подвижности ионов
2.2 Разработка алгоритма обработки информации и
распознавания взрывчатых веществ
Выводы
Глава 3. Разработка и исследование предварительного концентратора для повышения селективности
и надёжной идентификации ВВ
3.1 Исследование современных концентраторов частиц ВВ,
выбор абсорбирующего материала
3.2 Варианты конструкций узла предварительного концентрирования
3.3 Развитие физико-химического метода обнаружения и регистрации ВВ и разработка предварительного концентратора
3.4 Функции обмена информацией между блоками спектрометра
для управления процессом обнаружения ВВ
Выводы

Глава 4. Экспериментальные исследования спектрометра подвижности ионов
4.1 Блок-схема и описание спектрометра
4.2 Методика испытаний спектрометра и оценка вероятностей достоверного обнаружения ВВ и ложной тревоги
4.3 Результаты испытаний модифицированного спектрометра
Выводы
Основные результаты и выводы
Список научных работ по теме диссертации
Список используемой литературы

Введение
Противодействие угрозам террористических актов с применением взрывчатых веществ (ВВ) является в настоящее время одной из приоритетных задач для мирового сообщества. Осуществление этого противодействия невозможно без оснащения соответствующих служб техническими средствами для эффективного обнаружения и идентификации ВВ, скрытых в различных объектах. В 2011г. Указом Президента РФ № 899 утверждены «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в РФ и перечень критических технологий РФ». На первом месте в них стоит разработка методов и средств по борьбе с терроризмом [11].
Одним из технических путей решения проблемы обнаружения и идентификации взрывчатых веществ является разработка и применение более совершенных и высокочувствительных аппаратных средств, реагирующих на сверхмалые концентрации ВВ. В условиях массового перемещения людей и грузов различного назначения именно технические средства контроля дают объективную оценку наличия тщательно замаскированных и опасных ВВ при обследовании объектов, повышая вероятность их обнаружения. Наряду со средствами стационарного контроля, к которым относятся крупногабаритные дорогостоящие устройства, большой интерес представляют портативные и мобильные приборы. Такие приборы можно размещать в аэропортах, вокзалах и других пунктах перемещения людей, хранения багажа и грузов для осуществления непрерывного мониторинга и контроля наличия ВВ в режиме реального времени.
В настоящее время наиболее распространенными методами контроля взрывчатых веществ являются:
• ядерный квадрупольный резонанс;
• ядерный магнитный резонанс;

В течение полного периода осциллирующего электрического ПОЛЯ ион перемещается последовательно в -положительном, а затем в у-отрицательном направлениях. Подставив в (1.8) выражение (1.6), получим для у-перемещения иона за период осцилляции поля:
Так как /3 - константа, зависящая только от величины напряженности поля, суммарное у-перемещение иона за период осцилляции зависит от разности мобильности ионов в сильном и слабом полях. Предполагая, что газ-носитель движется только в г-направлении вдоль оси дрейфовой камеры, усредненное по времени перемещение иона в -направлении, выраженное как функция времени, имеет вид:
Очевидно, что ионы, перемещаясь с достаточно большой скоростью в поперечном у-направлении, могут не достичь детектора (4) (рис. 1.6а). Их траектория может "изогнуться" в ту или иную сторону в зависимости от знака заряда и направления напряженности поля. Однако, если на сильное высокочастотное поле наложить слабое постоянное поле, в направлении, противоположном результирующему -перемещению иона, приложив соответствующее постоянное напряжение к электродам дрейфовой камеры (3) (рисунок 1.6а), то траектория ионов может "спрямиться" так, чтобы они достигли детектора. Прилагая разные "компенсирующие" слабые постоянные напряжения к электродам (3) можно добиться того, что на детектор будут попадать ионы разной природы с различными значениями разностей их мобильности (К -КЗ) при заданных параметрах высокочастотного поля: Епшх
(1.9)
С учетом (1.5):
Ау = /%К]-К2)
(1.10)