СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ "КРОН-ВВ" Российский патент 2009 года по МПК G01N30/96 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может широко использоваться в таможенных службах в аэропортах, морских портах, железнодорожных вокзалах, службах безопасности коммерческих структур, при проведении инструментального контроля, досмотра, в подразделениях военизированой охраны и в других службах, принимающих активное участи в борьбе с терроризмом с применением взрывчатых веществ и взрывных устройств.

В основу изобретения положен принцип детектирования ионной подвижности для обнаружения паров взрывчатых веществ в сфере инструментального контроля. Обнаружение осуществляется путем отбора проб воздуха с поверхности или из внутреннего объема исследуемых объектов и анализе проб на содержание характерных компонентов паров ВВ (взрывчатых веществ). Принцип действия прибора основан на регистрации ионограмм (спектров подвижности ионов) микропримесей веществ в воздухе. Прибор позволяет детектировать «чистые», «промышленные» и «кустарные» ВВ (взрывчатые вещества) путем регистрации паров нитроорганических соединенй.

Способ состоит в следующем.

Осуществляют отбор проб с поверхности или из внутреннего объема исследуемого объекта путем создания устойчивого канала пониженного давления, который направлен внутрь, осуществляют ионизацию анализируемого газа или воздуха, анализ проб на содержание характерных компонентов паров ВВ (взрывчатых веществ) путем детектирования ионной активности и построения ионограмм, которое осуществляют путем пропускания потока ионов через поле переменного напряжения, представляющего собой суперпозицию высокочастотного высоковольтного напряжения импульсно меняющейся прямоугольной формы и медленно линейно изменяющегося отклоняющего напряжения развертки, осуществляют компенсацию нелинейного дрейфа ионов, для компенсации нелинейного дрейфа ионов в переменном высокочастотном поле. Прошедшие ионы улавливают коллектором, усиливают прецизионным электрометрическим усилителем, оцифровывают, анализируют и регистрируют полученные данные. На основе регистрации и запоминания создают библиотеку ВВ.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, фиг.2 иллюстрирует принцип действия пробоотборника.

Блок схема устройства содержит: пробоотборник 1, камеру ионизации 2, дрейф-камеру 3, коллектор 4, прецизионный электрометрический усилитель 5, компьютер 6, генератор линейно-изменяющегося напряжения 7, генератор высоковольтного асимметричного напряжения 8, блок контроля и обработки информации 9, аналого-цифровой преобразователь 10.

Устройство работает следующим образом.

Поток анализируемого газа (воздуха), создаваемый пробоотборником типа «вихрь» и насосом всасывающего типа, подается на вход камеры ионизации. На внутренней поверхности камеры ионизации расположен закрытый источник бета-излучения активностью (10÷15) мКи. К пластинам дрейф-камеры, которые образуют плоский конденсатор, прикладывается переменное напряжение, представляющее собой суперпозицию высокочастотного (~300 кГц) высоковольтного напряжения импульсно меняющейся прямоугольной формы и медленно (~1 сек) линейно-изменяющегося напряжения развертки, для компенсации нелинейного дрейфа ионов в переменном высокочастотном поле. Ионы, «выжившие» в дрейф-камере, улавливаются коллектором. Ионные токи коллектора, лежащие в пределах (10^-12÷10^-9)A, усиливаются прецизионным электрометрическим усилителем и передаются в блок контроля и обработки информации. От блока контроля и обработки информации сигнал передается на внешний аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой и передает его на карманный персональный компьютер (КПК) для дальнейшей обработки, регистрации и записи полученных данных.

Способ состоит в следующем.

Осуществляют отбор проб с поверхности или из внутреннего объема исследуемого объекта путем создания устойчивого канала пониженного давления, который направлен внутрь, ионизацию анализируемого газа или воздуха, анализ проб на содержание характерных компонентов паров ВВ (взрывчатых веществ) путем детектирования ионной активности и построения ионограмм, которое осуществляют путем пропускания потока ионов через поле переменного напряжения, представляющего собой суперпозицию высокочастотного высоковольтного напряжения импульсно меняющейся прямоугольной формы и медленно линейно-изменяющегося отклоняющего напряжения развертки, осуществляют компенсацию нелинейного дрейфа ионов для компенсации нелинейного дрейфа ионов в переменном высокочастотном поле, прошедшие ионы улавливают коллектором, усиливают прецизионным электрометрическим усилителем, оцифровывают, анализируют и регистрируют полученные данные.

Описание генератора высоковольтного асинхронного напряжения

Генератор состоит из задающего генератора, ключа, высокочастотного высоковольтного трансформатора. Задающий генератор генерирует частоту 300 кГц. Высокочастотный высоковольтный трансформатор T1 c коэффициентом преобразования 100 имеет ферритовый магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью. На него подается сигнал с задающего генератора и питающее напряжение. К выходной обмотке прикладывается сигнал от генератора линейно-изменяющего напряжения. Уникальность генератора состоит в том, что при малых габаритных размерах удалось создать выходное напряжение порядка 3 кВ.

Описание генератора линейно-изменяющего напряжения

Генератор выдает пилообразное напряжение в диапазоне от -5 до +35 В.

Описание усилителя

Предусилитель содержит два усилительных каскада. Первый каскад выполнен на инструментальном усилителе со сверхнизким входным током, что позволяет ему усиливать ионные токи порядка пикоампер. Высокоомные резисторы на входе усилителя улучшают частотные характеристики. Второй каскад с небольшим коэффициентом усиления позволяет увеличить сигнал до необходимого для регистрации уровня.

Описание блока контроля и обработки информации

В качестве центрального процессора в приборе используется микроконтроллер, он осуществляет управление режимами работы прибора и обработку результатов.

Описание внешнего аналого-цифрового преобразователя.

Он представляет собой измерительно-управляющий модуль, который предназначен для подключения внешнего аналогового сигнала к карманному персональному компьютеру.

Описание КПЮ

Карманный персональный компьютер является одним из вариантов обработки полученных данных. В нем содержится программное обеспечение, которое позволяет обрабатывать, сохранять данные, передавать их по радио и ИК-каналам, визуализировать полученные результаты и выдавать звуковое оповещение. В КПК содержится библиотека веществ, которую можно всегда пополнить новыми данными.

1. Пробоотборник типа «вихрь». Пробоотборник типа «вихрь» представляет собой насос, который создает вихревой поток воздуха высокого давления, который выводится наружу. Внутри этого потока создается устойчивый канал (столб) пониженного давления, который направлен внутрь. Таким образом с помощью такого потока удается направленно отбирать с поверхности объекта макроколичества исследуемого вещества.

В основу изобретения положен принцип детектирования ионной подвижности для обнаружения паров взрывчатых веществ в сфере инструментального контроля. Обнаружение осуществляется путем отбора проб воздуха с поверхности или из внутреннего объема исследуемых объектов анализа проб на содержание характерных компонентов паров взрывчатых веществ Принцип действия прибора основан на регистрации ионограмм (спектров подвижности ионов) микропримесей веществ в воздухе. Прибор позволяет детектировать «чистые», «промышленные» и «кустарные» ВВ (взрывчатые вещества) путем регистрации паров нитроорганических соединенй. Изобретение обеспечивает оперативное и быстрое выявление и идентификацию взрывчатых веществ. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обнаружения взрывчатых веществ, включающий ионизацию анализируемого газа или воздуха, отличающийся тем, что осуществляют отбор проб с поверхности или из внутреннего объема исследуемого объекта путем создания устойчивого канала пониженного давления, который направлен внутрь камеры ионизации, анализа проб на содержание характерных компонентов паров взрывчатых веществ (ВВ) путем детектирования ионной активности и построения ионограмм, которое осуществляют путем пропускания потока ионов через поле переменного напряжения, представляющего собой суперпозицию высокочастотного высоковольтного напряжения импульсно меняющейся прямоугольной формы и медленно линейно изменяющегося отклоняющего напряжения развертки, осуществляют компенсацию нелинейного дрейфа ионов, для компенсации нелинейного дрейфа ионов в переменном высокочастотном поле прошедшие ионы улавливают коллектором, усиливают прецизионным электрометрическим усилителем, полученный сигнал оцифровывают, анализируют и регистрируют полученные данные, создают библиотеку выявленных веществ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информации о наличии взрывчатых веществ передают в звуковизуальном виде.

3. Устройство обнаружения взрывчатых веществ, содержащее пробоотборник, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные камеру ионизации, дрейф-камеру, коллектор, прецизионный электрометрический усилитель, блок контроля и обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, компьютер, выход пробоотборника соединен со входом камеры ионизации, устройство содержит также генератор линейно изменяющегося напряжения и генератор высоковольтного асимметричного напряжения, при этом к пластинам дрейф-камеры, которые образуют плоский конденсатор, прикладываются переменное напряжение, представляющее собой суперпозицию высокочастотного высоковольтного напряжения импульсно меняющейся прямоугольной формы и медленно линейно изменяющегося отклоняющего напряжения развертки, для компенсации нелинейного дрейфа ионов в переменном высокочастотном поле.