streszczenie pl

ROZPRAWA DOKTORSKA
Mgr inż. Anna Zalewska
Nowe możliwości detekcji materiałów wybuchowych przenośnymi
urządzeniami skriningowymi
Promotor
Prof. dr hab. Wincenty Skupiński
Warszawa, 2012
2
Streszczenie
Aktualnie występujące zagrożenia terrorystyczne związane z próbami wnoszenia
materiałów wybuchowych lub ich składowych do środków masowego transportu (samoloty,
pociągi, statki, metro, autobusy itp.) determinują potrzebę ich szybkiego i skutecznego
wykrywania, a tym samym uzasadniają wprowadzanie do praktyki aparatury analitycznej
wykorzystującej najnowsze osiągnięcia myśli technicznej.
Celem pracy pt. „Nowe możliwości detekcji materiałów wybuchowych przenośnymi
urządzeniami skriningowymi” było rozpoznanie nowych możliwości detekcji MW już
istniejącymi i stosowanymi przenośnymi detektorami. Konieczne było zweryfikowanie
wykorzystywanych metod, z jednej strony z punktu widzenia osiąganych czułości
(możliwości detekcji zakamuflowanych MW), z drugiej zaś pod kątem perspektywy ich
dalszej modyfikacji pozwalającej na rozszerzenie zakresu wykrywanych substancji (MW).
W celu rozpoznania nowych możliwości wysokoczułej detekcji MW, jakie stwarza
nowoopracowana metoda, wykorzystująca niedostatecznie jeszcze rozpoznane zjawisko
nieliniowej zależności ruchliwości jonów od natężenia pola elektrycznego (FAIMS),
w niniejszej pracy wykorzystane i zbadane zostały dwa detektory: MO-2M i PILOT–M,
działające w oparciu o nią.
Prace eksperymentalne rozpoczęto od sprawdzenia możliwości detekcyjnych obydwu
urządzeń. Niezbędnym okazało się wyznaczenie granic wykrywalności konkretnych MW dla
różnych trybów pracy obydwu urządzeń. W „trybie par” bardziej czułym okazał się detektor
PILOT-M, a przy użyciu desorbera – aparat MO-2M. Podjęto się przy tym określenia limitów
detekcji dla TNT, NG, PETN i RDX. Dla TNT uzyskano najniższe granice wykrywalności
w obu trybach pracy detektorów. W trakcie badań wybrane urządzenia okazały się zależne od
parametrów otaczającego powietrza. Zaobserwowano też, że w bardzo wysokich
temperaturach wykonanie pomiaru było niemożliwe. W tej sytuacji określono wpływ
wilgotności powietrza na możliwości detekcyjne TNT, NG, PETN. W przypadku TNT wraz
ze wzrostem wilgotności wykrywalność ulegała zmniejszeniu dla obydwu aparatów. Podczas
badań NG detektorem PILOT-M zaobserwowano niewielki wpływ wilgotności na
otrzymywany rezultat, a przy MO-2M następował wzrost rejestrowanego poziomu sygnału.
W przypadku PETN jego wykrywalność rosła.
W
zasadniczych
dla
pracy
badaniach
skupiono
się
na
analizie
możliwości
i eksperymentalnych próbach rozszerzenia skali wykrywanych związków poprzez nanoszenie
nowych substancji chemicznych na wykorzystywany w aparatach wzorzec-kalibrant,
skonstruowany w postaci możliwych do wymiany reperów. Prace rozpoczęto od
przeprowadzenia szeregu eksperymentów związanych z opracowaniem odpowiedniej własnej
metodyki
wykonania
Przeprowadzone
z
nowego
pomocą
wzorca trotylowego,
aparatu
MO-2M
analogicznego
badania
do
umożliwiły
firmowego.
opracowanie
najskuteczniejszej metody trwałego nanoszenia związków chemicznych na reper, co
otworzyło drogę do dalszych prac związanych z rozszerzeniem skali wykrywanych przez
detektor MW. W tym celu przygotowano nowe repery wykonane m.in. z izomerów TNT,
związków C-nitrowych, O-nitrowych i N-nitrowych. W rezultacie, otrzymana zmiana
w jonogramach, dzięki nowym reperom ją wywołującym, zwiększa istotnie możliwości
aplikacyjne detektora MO-2M. Można więc stwierdzić, że wyposażenie aparatu MO-2M
w komplet dodatkowych, nowo opracowanych reperów umożliwia rozszerzenie zakresu
i możliwości jego wykorzystania poprzez zwiększenie ilości wykrywanych substancji.
Analogiczne badania przeprowadzone dla detektora PILOT-M także pokazały,
że w zależności od rodzaju kalibranta i analitu można zaobserwować polepszenie lub
pogorszenie możliwości detekcyjnych urządzenia.
Drugim, wynikającym z przyjętych założeń etapem prac były eksperymenty
wykonane z pomocą detektora MO-2M związane ze zbadaniem możliwości wykrywania par
MW poprzez powłoki polimerowe. Jako przegrody zastosowano w nich takie materiały jak
poli(chlorek winylu), polietylen, guma, dla których zbadano możliwość detekcji par MW przy
różnych grubościach bariery polimerowej. Wykazano, że pary TNT stosunkowo łatwo
i szybko przenikają przez gumę. W ramach badań zakamuflowanych MW zostały
przeprowadzone próby detekcji TNT umieszczonego na różnych głębokościach pod warstwą
piasku. Pary TNT przenikające przez warstwę piasku wykrywane są za pomocą detektora
MO-2M przy zastosowaniu przedmuchu piasku strumieniem powietrza. Wykazano także,
że korzystne jest nawilżenie piasku wodą, co umożliwia proces detekcji wydostających się par
TNT. Zaobserwowano także korzystny w tym przypadku wpływ podwyższonej temperatury
próbki, która powoduje zwiększenie mierzonego poziomu sygnału alarmu.
Uzupełniającym, końcowym etapem zrealizowanych badań były prace związane
z zastosowaniem wybranych urządzeń do wykrywania śladów powystrzałowych z broni
palnej i powybuchowych. Obejmowały one przebadanie składu prochu różnych amunicji
strzeleckich pod kątem związków możliwych do wykrycia przez detektory, tj. NG i nitrowych
pochodnych DPA oraz opracowanie metodyki ich pobierania i detekcji. Uzupełnieniem było
przeprowadzenie
eksperymentów praktycznych poprzez wykonanie prób strzelania
i sprawdzenie użyteczności nowych aplikacji zastosowanych w detektorach do wykrywania
cząstek OGSR.
Wszystkie przeprowadzone i opisane badania i eksperymenty miały na celu analizę
słabo rozpoznanych procesów opartych o zjawisko FAIMS, pozwalające uzyskać wyższą
czułość detekcji MW. Pozwalają one na wykazanie skuteczności nowych metod
analitycznych, opartych o to zjawisko, a w konsekwencji sprzyjają ich zastosowaniu do
specyficznych celów, w aktualnych i przyszłościowych działaniach operacyjnych policji,
wojska oraz służb specjalnych. Eksperymentalne potwierdzenie możliwości rozszerzenia
zakresu i skuteczności wykrywania MW oraz dokonanie dogłębnych analiz i opisanie
wariantów stosowania metody FAIMS w różnych warunkach detekcji, stanowi nowy istotny
wkład zarówno w rozpoznanie jej warstwy teoretycznej, jak również prowadzi do
wykorzystania w zagadnieniach i zastosowaniach praktycznych.