2010年10月29日,即将从也门起飞前往美国的货运飞机上,在两个看起来稀松平常的包裹中发现藏有炸弹,炸弹使用的是塑胶炸药,并安装了起爆装置,虽然并未造成人员伤亡,但自此以后,美国航空旅行的检查比以往更加严格了。大规模杀伤性武器所引起的恐怖事件告诉我们,化学(chemical)、生物(biological)、放射性(radiological)及核物质(nuclear)(简称为CBRN)袭击并非只出现在遥远的战场。
CBRN探测技术背景
CBRN探测器能够对各种有害物质的袭击更加及时地做出反应。过去手持探测器技术都是基于离子迁移率光谱测定技术(ion mobility spectrometry,简称IMS),这种技术目前仍在广泛使用。Hotzone Solutions公司总经理Dieter Rothbacher 指出:“虽然采用IMS技术的仪器能够探测到可疑物质的存在,却并不能确定是什么物质,也不能通过分析获得更多信息。”
近年,越来越多的探测产品开始采用傅立叶变化红外光谱分析技术(Fourier transformIRspectrometry,简称FTIR)。Rothbacher说:“基于FTIR技术的设备仪器除了能够对液态和固体的物质进行分析,还能提供一些客观存在的气态物质的相关信息。并且越来越多的仪器本身内建了数据库,这样可以对当时的情况做出判断,可以及时为用户提供相关的现场信息。”目前此类设备的探测技术在灵敏度和可靠性上都有了长足进步,从而大大提高了探测准确率。
Idaho技术公司生物防卫部市场经理Lou Banks表示,在生物制剂探测方面,聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,简称PCR)技术已经成熟,已经走出实验室,开始应用在手持生物制剂探测仪上。他认为:“PCR作为一项分子技术,能够探测到病原体DNA的数量,从而大大提高了灵敏度。”
基质辅助激光解吸-飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight,简称MALDI-TOF)技术的发展推动了生物制剂探测的进步。IB咨询公司的咨询师Rutger Gaasbeek认为:“在对物质进行判断方面,PCR仍然是首选技术,但是业内仍在努力开发MALDI-TOF技术。这些技术目前大多出于军事目的而开发,未来必将逐渐进入民用,如医疗等领域。”
通过化学试剂增强探测能力主要是为了获得更多的检测范围和更高的灵敏度。“过去,只有化学战剂(CWA)探测能力扩展到了包含30种有毒工业及化学气体,“Environics公司研发部门副总裁Osmo Anttalainen提到,“近些年来,手持式探测器逐渐能够探测到更多的气体,从而更好地满足了民用安保对探测的需求。”
放射性探测器通常分为两类:人体辐射探测器(personal-radiation detector,简称PRD)和放射性同位素识别装置 (radioactiveisotope identification devices,简称RIID)。Morpho Detection公司项目经理Lester Koga说:“PRD通常用于个人防护和基础研究。而RIID则用于识别放射性同位素,从而确定受测物的危险等级,比如特殊核物质、医疗核物质、工业核材料或者自然界产生的放射性物质。”
要想确定探测到的辐射源是来自化疗病人还是特殊的核材料,精确度就显得十分重要。“一般来说,能量分辨率的百分比越低,说明放射性同位素探测的读数越精确,产生的误判就越少,”Koga表示。
对于小于1%的能量分辨率,高纯度锗(HPGe))是可用的最佳基准物质,但是在室温情况下无法利用其进行操作,因此需要进行低温冷却。这限制了此类探测设备的尺寸、重量和电池使用时间,Koga解释道。