Nowy detektor materiałów wybuchowych

Nowy detektor materiałów wybuchowych

Zespół naukowców z Uniwersytetu Tennessee oraz Uniwersytetu Technicznego Danii opracował sposób na wykrywanie materiałów wybuchowych oparty na fizycznych własnościach ich oparów.

„Określone rodzaje materiałów wybuchowych mają unikalną charakterystykę termalną, która pomaga identyfikować ich opary znajdujące się w otoczeniu innych oparów.” – stwierdził Thomas Thundat, naukowiec z laboratorium Oak Ridge (ORNL) na Uniwersytetu Tennessee.

Naukowcy przekonują, że ich technologia jest w stanie nie tylko wykryć materiały wybuchowe, ale i odróżnić chemikalia wybuchowe od nie wybuchowych, a także rozróżnić różne rodzaje materiałów wybuchowych, jak dynamit, pentryt, czy RDX.

Thundat wraz z kolegami pracują nad detektorami materiałów wybuchowych od lat. Klasyczne detektory wykorzystują spektrometry ruchliwości jonów, które jonizują próbki chemikaliów i mierzą jak szybko poruszają się one w polu elektrycznym. Urządzenia tego rodzaju są szybkie, wrażliwe i niezawodne, są jednakże również drogie i nieporęczne, co od kilku lat zachęca naukowców do badań nad tańszymi i bardziej przenośnymi technologiami.

Wielu naukowców zwraca się ku urządzeniom ‘mikromechanicznym’, czyli miniaturowym czujnikom wyposażonym w mikroskopijne sondy. Gdy sonda natrafi na właściwą substancję, indukuje niewielkie mechaniczne ruchy, które z kolei generują sygnały elektroniczne stanowiące faktyczny odczyt pomiaru.

Urządzenia tego rodzaju są względnie niedrogie i wrażliwe. Mają jednak problemy z rozróżnianiem podobnych substancji, z których jedne są groźne, a drugie nie. Są one w stanie wykryć śladowe ilości dynamitu, jednakże nie są już w stanie odróżnić go od śladowych ilości benzyny.

Thundat z kolegami doszli do wniosku, że mogli by bardzo precyzyjnie wykrywać i identyfikować materiały wybuchowe dzięki czujnikowi badającemu termalne sygnatury oparów chemicznych.

Na początku sięgnęli po standardowy czujnik mikromechaniczny, wyposażony w mikroskopijną belkę wspornikową popartą na jednym końcu. Zmodyfikowali następnie belkę tak, by mogła ona być ogrzewana poprzez przepuszczanie przez nią prądu. Następnie umożliwili oni nad czujnikiem swobodny przepływ powietrza. Gdy w powietrzu obecne są opary materiałów wybuchowych, ich molekuły przyczepiają się do belki umożliwiając tym samym ich detekcję.

Następnie ogrzewając belkę przez ułamek sekundy, możliwe jest rozróżnienie pomiędzy materiałami wybuchowymi i nie wybuchowymi. Wszystkie testowane materiały wybuchowe charakteryzowały się unikalnym i odtwarzalnym wzorcem termalnym ujawniającym się po ogrzaniu ich przez ułamek sekundy. Twórcy pokazali, że są w stanie wykryć nawet 600 pikogramów materiałów wybuchowych. Urządzenie ma być gotowe do testów w terenie jeszcze w tym roku.

(lk)