СИСТЕМА ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА (ЯКР) ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ МИН И КОНТРОЛЯ БАГАЖА Российский патент 2001 года по МПК G08B13/00 F41H11/12 

Изобретение относится к области ядерно-магнитных измерений, касается импульсной аппаратуры ЯРК ¹⁴N и предназначено для дистанционного обнаружения мин и взрывчатых веществ и наркотиков в багаже.

Наиболее близкими по техническим решениям являются системы с большой катушкой, содержащие ферритовые антенны и программирующие устройства, синхронные детекторы и регистрирующие устройства [1-4].

Недостатком этих систем является невозможность дистанционного обнаружения взрывчатых веществ; малые расстояния обнаружения; невозможность обнаружения взрывчатых веществ при малой мощности облучения и влияние намагничивания предметов в багаже на цепи приемника.

Целью настоящего изобретения является создание реально действующей системы поиска мин и контроля багажа.

Цель достигается созданием ЯКР-системы для обнаружения мин и контроля багажа. Эта система содержит приемную ферритовую антенну, передающую антенну в виде поверхностной катушки и конденсаторы приемного параллельного контура и передающего последовательного контура. На передающую поверхность катушки сигнал поступает от генератора импульсов через усилитель мощности, а к приемнику от ферритовой антенны через каскодный усилитель. Такая методика позволяет снизить мощность облучения в 100 раз по сравнению с методом большой катушки. Вся система заключена в специальный экран.

На фиг. 1 представлена схема устройства для обнаружения мин, находящихся в грунте:
1 - цилиндрический медный экран;
2 - пластмассовое дно;
3 - поверхностная катушка;
4 - приемная ферритовая антенна;
5 - металлический экран;
6 - усилитель мощности;
7 - каскодный усилитель.

На фиг. 2 приведена схема контроля багажа, двигающегося по ленте транспортера со скоростью около 20 см/с, где:
1 - система (фиг. 1), настроенная на частоту одного из взрывчатых веществ (например, гексогена f = 5192 кГц);
2 - система (фиг. 1), настроенная на частоту другого взрывчатого вещества (например, октогена = 5300 кГц);
3 - система (фиг. 1), настроенная на частоту наркотина (например, кокаина f = 3820 кГц)
Рассмотрим работу устройства (фиг. 1) для обнаружения мин в грунте. Вблизи пластмассового дна (2) экрана (1) располагается передающая антенна в виде поверхностей катушки (3), которая служит для облучения мины в грунте импульсами от генератора, проходящими через усилитель мощности (6). Эта поверхностная катушка входит в состав последовательного контура с конденсатором С2, что при резонансе позволяет получить большой ток в катушке и большую амплитуду радиочастотного поля, обеспечивающего условие 90^o - импульса на расстоянии в образце мины γH₁τ = π/2, где γ - гиромагнитное отношение ядра, τ - длительность импульса). Интенсивность сигнала ядерного квадрупольного резонатора (ЯКР) прямо пропорциональна добротности контура Q.

Приемная ферритовая антенна содержит четыре ферритовых стержня с катушками, включенными в параллель (4), которые входят в состав параллельного контура с конденсатором С1. С параллельного контура через каскодный усилитель (7) сигнал поступает на вход приемника.

Для развязки приемной и передающей антенн применено дополнительное экранирование (5).

Разделение функций возбуждения и приема позволяет увеличить дальность обнаружения мины, если Q₁ > Q.

Экран со всеми содержащимися в нем элементами располагается на специальном автомобиле. Масса устройства не превышает 20 кг.

Устройство позволит обнаруживать 10 г взрывчатого вещества на расстоянии 45 см в грунте.

Использование устройства для контроля багажа (фиг. 2) включает два устройства, включенных навстречу друг другу, что позволяет просматривать багаж толщиною 45 см (например, чемоданы или коробки).

Количество обнаруживаемых веществ может быть увеличено путем увеличения систем облучения и приема.

Использование предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, позволяет обнаружить мины, находящиеся в грунте на глубине до 45 см, сократить в сотни раз время обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в багаже.

Источники информации
1. SU 748225, G 01 N 27/78, 15.07.1980.

2. Гречишкин В.С. и др. Оптимальные условия наблюдения локального ЯКР, ВИНИТИ, N 4791-В 88, 1988.

3. Grechishkin V.S. NQR-Device for detecting plastic explosives, mines and drugs.-Appl.Phys. A 55, 1992, с.505-507.

4. Grechishkin V.S. Application of multupulse sequences in remote NQR. -Appl.Phys. A 58, 1994, с.63-65.

Новая система относится к области ядерно-магнитных измерений и обеспечивается импульсной аппаратурой ЯКР ¹⁴N, позволяющей детектировать малые количества взрывчатых веществ и наркотиков в грунте, стенах и багаже. Техническим результатом является создание действующей системы поиска мин и контроля багажа. Аппаратура содержит радиотехническую головку, представляющую собой систему облучения вещества импульсными сигналами с частотой заполнения, равной частоте резонанса ¹⁴N во взрывчатом веществе или наркотике. Эта система содержит последовательный резонансный контур с поверхностной катушкой, расположенной вблизи пластмассового дна цилиндрического экрана. Сигнал от вещества принимается ферритовыми антеннами, находящимися также внутри названного экрана. Аппаратура системы может размещаться на автомобиле. С помощью системы можно обнаружить 10 г взрывчатого или наркотического вещества на глубине 45 см. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Система ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) для обнаружения мин и контроля багажа, содержащая приемную ферритовую антенну и передающую антенну в виде поверхностной катушки, при этом приемная ферритовая антенна, входящая в состав параллельного контура с одним конденсатором для его настройки, поверхностная катушка, входящая в состав последовательного контура с другим конденсатором настройки, указанные конденсаторы и усилитель мощности расположены в цилиндрическом экране, а поверхностная катушка предназначена для облучения мины импульсным радиочастотным полем генератора через усилитель мощности. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она соединена с измерительной аппаратурой, расположенной на автомобиле. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она предназначена для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ при движении контролируемого багажа на ленте транспортера.