BG65607B1 - Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества - Google Patents

Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества Download PDF

Info

Publication number
BG65607B1
BG65607B1 BG106672A BG10667202A BG65607B1 BG 65607 B1 BG65607 B1 BG 65607B1 BG 106672 A BG106672 A BG 106672A BG 10667202 A BG10667202 A BG 10667202A BG 65607 B1 BG65607 B1 BG 65607B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
thermal
spots
thermal excitation
excitation
heat
Prior art date
Application number
BG106672A
Other languages
English (en)
Other versions
BG106672A (bg
Inventor
Петър ДИНЕВ
Георги СТЕФАНОВ
Jordan Naydenov
Original Assignee
Петър ДИНЕВ
Георги СТЕФАНОВ
Jordan Naydenov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Петър ДИНЕВ, Георги СТЕФАНОВ, Jordan Naydenov filed Critical Петър ДИНЕВ
Priority to BG106672A priority Critical patent/BG65607B1/bg
Priority to AU2002302211A priority patent/AU2002302211A1/en
Priority to PCT/BG2002/000012 priority patent/WO2003095998A1/en
Publication of BG106672A publication Critical patent/BG106672A/bg
Publication of BG65607B1 publication Critical patent/BG65607B1/bg

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Методът е предназначен за откриване и идентифициране на маскирани опасни за човека и околната среда вещества или материали. Повишени са сигурността и бързината при работа. Опасните вещества, маскирани чрез включването им в маскиращата матрица на различни диелектрични материали, се откриват и разпознават чрез характерна термична картина на материала след топлинно активиране с топлинен импулс с определени геометрични параметри и енергия. По метода се прилага външно локално топлинно въздействие под формата на две отделни еднакви петна със зададена предварително геометрична форма и средна стойност на повърхнинната плътност на топлинната мощност от 0,1 до 10,0 W/cm2 при температура от стайната температура (+150С до +350С) до 110-1200С, като в областта на едното от двете петна едновременно с топлинно въздействие се въздейства още перпендикулярно на изследваната повърхнина чрез магнитно поле с максимална стойност на магнитната индукция от 0,05 до 0,8 Т или в областта на едното топлинно петно се осъществява локално характеристична електромагнитна поляризация на материала заедно с маскираното опасно вещество.

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася до метод за откриване и идентифициране на опасни за човека и околната среда вещества (взривни, запалителни, силно токсични, биологично активни и наркотични), материали или предмети (наречени по-нататък обект). При нерегламентирано пренасяне или използване (за терористична или друга криминална дейност), такива вещества се маскират чрез временно или постоянно включване в матрица на различни материали, от които се изработват предмети за традиционна употреба, затрудняващи тяхното откриване. Методът позволява значително по-бързо и сигурно откриване, както и идентифициране на скрити по този начин опасни вещества.
Методът е приложим още като безразрушителен метод при откриване и идентификация на дефекти, включвания и структурни нарушения, на характерни вътрешни структури в материали и предмети; при изследване (общо) на хомогенността на материалите и характеризиране на покрития.
Предшестващо състояние на техниката
Целенасоченото и най-често зложелателно маскиране на опасни вещества се осъществява чрез временното или постоянното им включване в маскиращата матрица на различни материали - за постоянно или временно, след което се извличат обратно. Опасните вещества могат да бъдат различни по произход и по физична и химична природа - взривни, запалителни, силно токсични, биологично активни и наркотични вещества. Много често от различните производства, както и от потреблението отпадат опасни за човека и околната среда вещества, които не подлежат на отговорно съхранение, на преработване или използуване, но същевременно могат да бъдат злоумишлено използувани чрез подходящо маскиране. Особено опасни са токсичните, силно отровните, биологичноактивните, наркотичните, запалителните и взривните вещества. Взривните вещества могат да бъдат използува ни под формата на известния пластичен взрив и в това състояние те винаги са в готовност за употреба.
Известни са множество методи, почиващи на различни физични принципи, за откриване на опасни взривни вещества и материали, които са поставени в метални (електропроводими) корпуси или в корпуси, съдържащи метални части.
Основният недостатък, обаче, на тези методи се състои в ограниченото им приложно поле, тъй като те откриват металния корпус или металната част (металогьрсачи) от корпуса, а не опасното вещество.
Известен е метод за анализ, при който се взема проба от повърхността на материала или предмета чрез леплива лента, след което тази проба се изследва чрез ядрено-магнитен резонанс.
Основен недостатък на този метод отново е ограниченото му приложение, тъй като при затваряне (интегриране) на опасното вещество в матрицата, такава проба не може да бъде взета и изследвана. Същото се отнася и за случаи, при които върху повърхността има нанесен защитен слой, който не позволява взимането на проба от опасното вещество.
Известен е също така метод, при който анализът се извършва върху разпръснати по повърхността или във въздуха частици или пари от веществото. При този метод, за откриване и идентифициране на веществото по отделените прахови частици или пари, се използва т.нар. масова спекгрометрия, базирана върху променената подвижност на йонизирани частици или пари в магнитно поле. Анализът се извършва при висока прагова чувствителност (10 g/cm3) посредством детектиращи устройства, като за откриването на маскирано вещество е достатъчно устройството да се доближи на разстояние 35-40 mm от повърхността на изследваното тяло и да се движи със скорост 40 mm/s над изследваната повърхност.
Основният недостатък на описания метод се състои в това, че той има ограничено приложение, предвид това, че не е ефективен за откриване на опасни вещества, които са затворени плътно в матрицата на свързващото вещество, както и при нанесено специално покритие, недопускащо отделянето на прах или пари във въздуха.
65607 Bl
Известни са методи за идентификация и анализ на структурата и състава на диелектрични материали чрез електромагнитна поляризация и деполяризация на полимерната матрица, както и на добавките, намиращи се в нея. Анализът се извършва на базата на ориентиращото действие на външното силово поле (магнитно или електрическо) върху определени кинетични структурни елементи, присъщи на матрицата и на пълнителя - сегменти, групи, дефекти. Поляризацията на диелектрика (електрически или магнитна) се проявява само при наличието на облекчена кинетична подвижност, т.е. при активирането й чрез топлина или чрез акустично въздействие (ултразвук). При тези условия първичен е ориентиращият процес на електрическа или магнитна поляризация, а промяната на структурата и свойствата на поляризирания материал са резултат от него. Външно се проявява характерна структурна анизотропия и в резултат от нея анизотропия на свойствата на поляризирания материал. Измерването на електрическия заряд, на електрическия потенциал и/или на количеството електричество позволява да се получи отговор не само за състава, но дори за видовете и интензивността на движението на отделни структурни елементи (групи и сегменти). Този анализ, наречен термоелектретен анализ (или метод на термостимулираната поляризация и деполяризация), обаче, е неизползваем в реални условия поради това, че се извършва бавно в термодинамично равновесни условия при нагряване със скорости от 0,3-3,0 K/min, т.е. един анализ от вида “поляризация - деполяризация” може да продължи повече от 2 h. При това се работи с равнинен образец от материала с дебелина 3 mm и диаметър поне 50 mm. Така на практика не става дума за бърз метод за откриване и идентифициране на вещества, материали и предмети. Това е основният недостатък, който прави всички съществуващи методи на магнитна и електрическа поляризация неприложими за откриване и идентифициране на опасни вещества в маскираща матрица с обичайна външна форма.
Известен е метод за изследване и характеризиране на вещества, материали и предмети, основан върху термично възбуждане на обекта и измерване на промените в топлинното (инфрачервеното) му излъчване, след което в условията на сравнително изследване се осъщест вява идентификация и характеризиране на обекта. При възбуждане и при измерване, обектът и източникът на термично възбуждане, и измерващият приемник, могат да бъдат неподвижни, или да бъдат в относително движение един спрямо друг. Термичното възбуждане се осъществява контактно или безконтактно чрез нагряване или охлаждане. За целта може да бъде използван поток от горещ газ или пламък, ултразвук, електронен или лазерен лъч, електромагнитно излъчване, (WO 1987/000632, IPC G 01 N 25/72).
Известно е също така, че изменението на дебелината, на състава и структурата на тънки слоеве и покрития също така се измерва и характеризира чрез термично възбуждане и измерване на измененията на топлинното излъчване, които то предизвиква. Характерно е локално периодично променящо се нагряване на повърхността на обекта и регистриране на топлинното излъчване от нагрятата част от повърхността или от повърхността на противоположната й страна, т.е. след като топлината е достигнала до нея чрез топлопроводимост, (US 4 679 946, IPC G 01 N 21/41; G 01 N25/00).
Известен е метод, наречен термична микроскопия (thermal wave microscopy), при който повърхността се загрява локално точка след точка от енергиен сноп (лазер, електронен лъч), в резултат на което в изследвания обект се активира разпространението на топлинна вълна и се променя топлинното (инфрачервеното) излъчване от повърхността, което се регистрира от топлинен (инфрачервен) плосък детектор под формата на двумерно изображение, (US 4 578 584, IPC G 01 J/00).
Задача на изобретението е да създаде метод за откриване и идентифициране на опасни вещества, маскирани чрез временно или постоянно включване в маскиращата матрица на различни материали, от които се изработват твърди предмети за традиционна употреба, или преработени материали под формата на прах, желе или вакса, който се отличава с технологичност, ефективност и надеждност, универсалност, подобрено качество и разширена приложимост.
Техническа същност на изобретението
Задачата на изобретението се решава чрез метод за откриване и идентифициране на опасни
65607 Bl вещества, материали и предмети, включващ външно термично възбуждане на част или на цялата повърхност на обект, при условията на фиксирано взаимно разположение или при относително движение между обекта и външен източник на термично възбуждане и постоянство на възбуждането по вид, продължителност, интензитет, спектрален състав, честота, мощност и спектрално разпределение на мощността, при което се извършва измерване на измененията в топлинното (инфрачервеното) излъчване от повърхността на обекта, едновременно в η на брой точки от повърхността, след което се извършва анализ чрез полученото двумерно изображение или разпределението на температурата по изследваната повърхност, и/или чрез средната (интегралната) температура на повърхността, като съгласно изобретението върху част от подвижната или неподвижната повърхност на обекта се осъществява външно термично възбуждане под формата на две отделни петна с еднаква геометрична форма и площ, при средна стойност на повърхнинната плътност на топлинната мощност от 0,1 до 10,0 W/cm2, при което в областта на едното от двете петна се въздейства с постоянно магнитно поле с магнитна индукция от 0,05 до 0,80 Т, и при подвижна или неподвижна повърхност на обекта се измерват измененията в двумерното разпределение на температурата, при което получените характерни топлинни карти на разпределение на температурата в областта на двете петна или ивици се сравняват с характерни електрически карти на разпределение на заряда или потенциала в областта на петната или ивиците и се извършва сравнителен анализ на разпределението на температурата и/или на повърхностния заряд и потенциала между двете петна или ивици на обекта, и между изследвания обект и стандартен обект, изследван преди това и използван като еталон за сравнение.
В един предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане върху неподвижната повърхност на обекта се осъществява от един източник на топлинно (инфрачервено) излъчване, работещ в импулсен режим, така че в резултат от преместването му последователно се формират две еднакви кръгли излъчващи топлинни петна - едното със, а другото без въздействието на външно постоянно магнитно поле.
В друг предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и двата източника на термично (инфрачервено) възбуждане, работещи в непрекъснат режим, така че върху повърхността на обекта се получават две успоредни излъчващи топлинни ивици едната със, а другата без въздействие на външно постоянно магнитно поле.
В един от вариантите на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и един източник на термично (инфрачервено) възбуждане, работещ в импулсен режим, така, че последователно върху повърхността на обекта се получават две успоредни прекъснати ивици - едната със, а другата без въздействие на външно постоянно магнитно поле.
За предпочитане е в един вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане да се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и един източник на термично (инфрачервено) възбуждане, работещ в импулсен режим, така че върху повърхността на обекта да се получат две успоредни колони от излъчващи топлинни петна.
В един предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусираното излъчване на източник на светлинно кохерентно лъчение (лазер), с дължина на вълната от инфрачервената област на светлината - от 0,760 до 10,6 microm.
В друг предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусираното излъчване на линеен или точков светъл инфрачервен излъчвател при повърхнинна плътност на мощността на излъчвателя 50...58 W/cm2 и температура на излъчвателя - от 2300 до 2700 К, като формата на петната се получава с помощта на маска - топлинен екран, с подходящо оформени отвори.
В друг един предпочитан вариант, съгласно изобретението, външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусираното излъчване на линеен тъмен ин4
65607 Bl фрачервен излъчвател с повьрхнинна плътност на мощността на излъчвателя от 10 до 15 W/cm2, като формата на петната се осъществява с помощта на маска - топлинен екран, с подходящо оформени отвори.
В един предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното термично възбуждане на повърхността на обекта е резултат от локално акустично (ултразвуково) въздействие, което се осъществява в мястото на притискане между изследваната повърхност и челото на ултразвуков цилиндричен инструмент от немагнитен материал (например - дуралуминии) в резултат от акустични загуби в мястото на механичния контакт при честоти от 15 до 40 kHz и повърхнинна плътност на мощността - от 0,2 до 0,4 W/cm2.
В друг предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, външното постоянно магнитното поле действа едновременно с термичното възбуждане върху едно от петната и се създава от бобина без магнитна сърцевина, чиято ос е перпендикулярна на изследваната повърхност, като термичното възбуждане се осъществява през празната сърцевина.
В един от вариантите на метода се предпочита, съгласно изобретението, магнитното поле, действуващо едновременно с термичното възбуждане на едното от петната, да бъде създадено от постоянен магнит с формата на кух цилиндър, намагнитен по оста си, чиято ос е перпендикулярна на изследваната повърхност, като термичното възбуждане се осъществява през сърцевината на постоянния магнит.
В друг предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, измерването на изменението на двумерното разпределение на температурата става върху пялата повърхност на обекта, от страната на термично възбуждане, или откъм източника на термично възбуждане
В един предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението, измерването на изменението на двумерното разпределение на температурата става върху повърхността на обекта от противоположната (на термичното възбуждане) страна, като интервала от време между термичното възбуждане и измерването на излъчването трябва да бъде по-голям от времето, необходимо за промяна на температурата на противоположната повърхност под действие на пренесена та (чрез топлопроводимост) през обема на материала топлина.
В друг вариант на метода, съгласно изобретението, се построява диференциална термична картина чрез температурната разлика между съответстващите си точки от термичната картина на двете топлинни петна или ивици, която стои в основата на анализа и разпознаването.
Ефективното използване на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества се осъществява въз основа на възможността да се открие и разпознае опасното вещество чрез температурата върху излъчващата повърхност на материала след външно топлинно активиране, тъй като тя се явява интегрална характеристика на способността на материала: i) да поглъща възбуждащото инфрачервено облъчване, като формира обемен или повърхнинен източник на топлина; ii) да възприеме погълнатата топлина от оформилия се вторичен повърхностен или обемен източник на топлина чрез топлопроводимост, като се формира топлинна вълна; iii) да излъчва обратно погълнатото лъчение, като изменя дължината на вълната на падащото лъчение. Материалът реагира специфично при поглъщане на възбуждащото лъчение, при разпределението на погълнатата топлина в обема и при излъчване, което определя високата чувствителност на метода. Поглъщането на топлината и разпределението й чрез топлопроводимост в магнитно поле увеличава още повече тази специфична реакция на външното въздействие.
Друго предимство на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества се определя: първо, от сравнението между процесите, протичащи вън и вътре в магнитното поле; и второ, от възможността за сравнение между неизвестния материал и т.нар. стандартна проба. Сравнението в този случай се извършва въз основа на съществуваща и разширяваща се база от данни за различни материали, съдържащи в различно количество опасното вещество. Създава се възможност за изграждане на експертна система за откриване и разпознаване на определени опасни вещества въз основа на множество предхождащи изследвания.
Откриването и разпознаването на опасното вещество по термичната картина на магнитно възбудения материал носи допълнителна информация за състава и структурата на материала чрез
65607 Bl променената първоначална форма на топлинното петно. Така променената форма - от първоначално кръгло петно към овал с по-дълга или покъса напречна ос, се определя от придобитата анизотропия. Всичко това носи допълнителна информация за състава и промените в структурата на материала.
Откриването и разпознаването на опасното вещество се извършва чрез сравнително съпоставяне, както между петната, получени от една термограма - със или без магнитно поле, така и чрез съпоставяне между снетата топлинна картина и картини на стандартни проби или проби от предшестващи изследвания.
Възможно е също така да се визуализира картината на разпределение на електростатичния заряд или на електрическия потенциал в областта на двете петна и да се анализира по същия начин чрез диференциално наслагване.
Създават се възможности за използване на всички измервания по посочените преди това схеми и да се осъществи откриване и определяне въз основа на всички събрани данни. Рационално е откриването и разпознаването да се извършва на етапи - ако изследването на първото петно даде положителен отговор, изследването на второто петно остава задължително, тъй като дава неопровержими доказателства за състава и структурата на опасния материал, но останалите два етапа - сравнението със стандартни пробни тела или данни от изследване на подобни материали могат да се избегнат, за да не се удължава времето за обработване на информацията. Ако обаче отговорът е отрицателен, той ще остане такъв, само ако се осъществят всичките четири етапа на сравнение, което отговаря в максимална степен на сигурността при взимане на решение. Естествено е и това, че могат да се извършат само топлинни изследвания, което опростява метода в значителна степен, но не го прави по-надежден.
Откриването и разпознаването на опасното вещество трябва да се извършва въз основа на всички данни (от топлинната и електрическата картина) от изследването, като се извършва сравнение и със стандартни проби от различни материали с различно обемно или масово съдържание на опасното вещество, и с проби от предшестващи изследвания. Успешното откриване и разпознаване на маскираните опасни ве щества изисква голям обем от предварителни изследвания и опит, и предполага създаването на експертна система за взимане на решения. Системата трябва да подлежи на самообучение в процеса на използване.
Пояснение на приложените фигури
Едно примерно изпълнение на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества, съгласно изобретението, е представено с помощта на придружаващите описанието фигури, където:
фигура 1 представя схематично един предпочитан вариант на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества, съгласно изобретението, показващ начина на термично възбуждане с два източника на инфрачервено излъчване при неподвижен обект и разпределението на температурите в областта на двете петна в началния момент на въздействие t0 - едната със, а другата без въздействието на външно постоянно магнитно поле В, фиг. 1а, и изменение на топлинната картина на петната в момента t след преустановяване на действието на възбуждащите източници, на същата фигура е показано още разпределението на температурата в областта на двете петна в различни моменти от време и t2 след момента t, при проявена в резултат на магнитно-термичното въздействие анизотропия в посоченото на фигурата направление, фиг. lb;
фигура 2 - схематично друг предпочитан вариант на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества, съгласно изобретението, показващ начина на термично възбуждане с два източника на инфрачервено излъчване при движещ се обект и разпределението на температурите в областта на двете ивици в началния момент на въздействие t0 - едната със, а другата без въздействието на външно постоянно магнитно поле В, фиг. 2а, и изменение на топлинната картина на ивиците в момента t след преустановяване на действието на възбуждащите източници, на фигурата е показано още разпределението на температурата в областта на двете ивици в различни моменти от време t, и t2 след момента t, при проявена в резултат на магнитнотермичното въздействие анизотропия в посоченото на фигурата направление, фиг. 2Ь;
фигура 3 - схеми на предпочитани вари6
65607 Bl анти на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества, съгласно изобретението, показващи взаимното разположение на източника и обекта при термично възбуждане, фиг. За; на приемника и обекта при един вариант на снемане на разпределението на температурата, фиг. ЗЬ; на приемника и обекта при друг вариант на снемане на разпределението на температурата, фиг. Зс;
фигура 4 - схеми на предпочитани варианти на реализация на метода за откриване и идентифициране на опасни вещества, съгласно изобретението, показващи взаимното разположение на петна и ивици върху повърхността на обекта след термично възбуждане: при работа с един импулсен източник на термично възбуждане при втория импулс се прилага постоянно магнитно поле В, фиг. 4а; при работа с два източника на термично възбуждане с непрекъснато действие, фиг. 4Ъ; при работа с един източник на термично възбуждане с импулсно действие ивиците са резултат от относително дългия по време възбуждащ термичен импулс и движението на източника, фиг. 4с; при работа с един източник на термично възбуждане с импулсно действие - петната са резултат от късия и добре синхронизиран по време термичен импулс, фиг. 4d.
Примери за изпълнение на изобретението
Пример 1.
Методът съгласно изобретението е приложим за откриване и идентифициране на опасни за човека и околната среда вещества (токсични, силно отровни, биологично активни, взривни, запалителни) целенасочено маскирани чрез временното или постоянното им включване в маскиращата матрица на различни материали, от които се изработват предмети за традиционна употреба или преработени материали под формата на прах, желе или в твърдо състояние.
Метод ът се осъществява в следната последователност: първоначално върху неподвижната повърхност на преработения материал - термореактивна матрица с пълнител взривно вещество, внесено в 75 мас. % се насочва инфрачервен импулсен източник на топлина и формира едно до друго две еднакви по геометрия топлинни петна, като при формирането на второто петно светлинния инфрачервен лъч преминава през сърцевината на малка бобина, която създава им пулсно магнитно поле и поляризира магнитно активирания композиционен материал. Повърхнинната плътност на мощността във фокусираното топлинно петно е от порядъка на 4 W/cm2. Фоновата температура в топлинно (тъмна) изолираната камера за изследване е 20°С (около 293 К).
Максималната стойност на магнитната индукция в областта на второто топлинно петно е 0,11 Т. Магнитният импулс е синхронизиран с определена точност с топлинното излъчване на източника в областта на второто петно. Д вете петна се наблюдават в продължение на една минута през интервал от 10 s, като се заснема неколкократно топлинната картина чрез инфрачервена камера за безразрушителен контрол.
Топлинната картина се възприема от страната на падащия инфрачервен лъч. Следва сравнителен анализ на топлинните картини, който се извършва по формата на петната и нейното изменение във времето, разпределението на цветната яркост по сечението на петната и анизометрията на второто петно. Откриването и разпознаването се извършва чрез експертен анализ на базата на данни от експериментално изследване на стандартни проби на основата на същата матрица с различно съдържание на опасното вещество.
Пример 2.
Използват се два опитни образеца:
• пощенски плик, съдържащ пластично взривно вещество (тетранитроцентаеритрит ТЕН835) под формата на лист с дебелина 0,7 пил и • пощенски плик, съдържащ само хартиени листове. Пликовете са запечатани и външно не се отличават съществено.
Цялата повърхност на пощенския плик се възбужда топлинно с хармонично изменящо се инфрачервено излъчване с честота 0,03 Hz от мощна халогенна лампа (1 kW). В материалната среда се разпространява топлинна вълна, която прониква на дълбочина микро, която зависи от топлопроводимостта ламбда, масовата плътност ро и топлинният капацитет с (специфичния топлинен капацитет и плътността), т.е. от топлинните свойства на материалите и от честотата на модупиране
Топлинната вълна се отразява от нецялостите и формира обратно топлинно излъчване, което се възприема от инфрачервена камера.
65607 Bl
Формира се изображение, което показва различието във формата и плътността на телата скрити в пощенския плик.
Върху част от повърхността при термично възбуждане се въздейства (при движението на плика се получава характерна ивица с ширина от 15 mm) с магнитно поле с индукция 0,11 Т, създадено от постоянен магнит от редкоземни материали, което предизвиква магнитна поляризация, както на материала на плика така и на неговото съдържание. Измерва се електростатичния заряд на повърхността (чрез електрометър) или интензитетът на електрическото поле (в резултат на поляризацията на материалите).
Така се получават три съществени (характерни) различия, които служат за идентификация: първо, картина на излъчване от плика, която показва различното съдържание (не се идентифицира материала); второ, картина, която е характерна за материала след магнитно термично възбуждане и се използва за идентифицирането му; трето, измерен електрически потенциал или електростатичен заряд, които са характерни за материала при тази схема на магнитна поляризация. Тези три различия позволяват да се открие пластичния взрив по формата (ако има разлика) и по двете различни интегрални характеристики - топлинната и електрическата.
Пример 3.
Използват се същите опитни образци от пример 2, (пощенски пликове с различно съдържание). Върху повърхността на всеки от пликовете се въздейства на два пъти еднократно и продължително с инфрачервен (топлинен) пакет от импулси - механично модулирана светлина от рубинов лазер, по подобие на модулирането в пример 1. Върху изследваната повърхност се формират две кръгли петна, като второто се формира при допълнителното въздействие на магнитно поле с индукция 86 тТ.
С инфрачервена камера се наблюдава изменението на петната във времето - изменение на цветовата картина, т.е. на разпределението на температурата и отклонението от кръглата форма-в резултат от магнитната поляризация се получава анизотропия на топлинните свойства, което се отразява в оформянето на петно с формата на елипса.
Измерва се още появилия се електричес ки заряд върху повърхността на плика и интензитета на електрическото поле (в резултат от магнитната поляризация).
Получават се две съществени различия, които служат за откриване на съдържанието първо, различна температурна картина на петното, която е характеристична за материала вътре в плика и второ, отклонение в геометрията на петното, която е характеристична за магнитната поляризация на материала на плика и на листа вътре в него.
Пример 4.
Проверяват се два пробни образеца - първият, метален флакон, който по форма и по външно оформление (надписи, графични образи) е еднакъв с втория флакон, но е напълнен с раздразнително-сълзотворно бойно отровно вещество от групата на хлорните агенти - хлорацетонфенон (CN); а вторият, съдържа пяна за бръснене - съдържание, което отговаря на етикета.
Действа се по начина, описан в пример 1, като честотата на модулиране е подбрана така, че топлинната вълна да проникне през металната опаковка дълбоко в съдържанието на флакона честота 0,3 Hz.
Получават се две съществени и характерни различия, които служат за идентификация: първо, картина от вътрешността на плика, която показва различното съдържание (не се идентифицира материала); второ, картина, която е характеристика на материала и се използва за идентифицирането му чрез съпоставяне с предварително изготвени стандарти. Тези две различия позволяват да се открие бойното отровно вещество.
Пример 5.
Използват се образците от пример 4 (метални флакони).
Върху повърхността на всеки от флаконите се въздейства на два пъти еднократно и продължително с инфрачервен (топлинен) пакет от импулси - модулирана светлина от рубинов лазер, по подобие на модулирането в Пример 2. Върху изследваната повърхност се формират две кръгли петна, като второто се формира при допълнителното въздействие на магнитно поле с индукция 60 тТ.
С инфрачервена камера се наблюдава изменението на петната във времето - изменение на цветовата картина, т.е. на разпределението на
65607 Bl температурата и отклонението от кръглата форма-в резултат от магнитната поляризация се получава анизотропия на топлинните свойства, което се отразява в оформянето на петно с изразена форма на елипса.
Получават се две съществени различия, които служат за откриване на съдържанието първо, различна температурна картина на петното, която е характеристична за материала вътре във флакона и второ, отклонение в геометрията на петното, която е характеристична за магнитната поляризация на материала вътре във флакона.
Пример 6.
Проверяват се две стъклени опаковки първата, съдържаща силно запалително вещество (напалм) в желеобразна форма и втората, съдържаща желе от ягоди. Двете стъклени опаковки са оформени външно по еднакъв начин според съдържанието - етикетите и надписите са на желе от ягоди.
Проверката се осъществява съгласно метода, описан в пример 2.
Пример 7.
Проверяват се стъклените опаковки от пример 6.
Проверката се осъществява съгласно метода, описан в пример 2.
Пример 8.
Проверяват се два образеца - части от метален бастун, - едната част е изработена от алуминиева сплав, а другата от силно запалителната алуминиево-магнезиева сплав електрон. По форма (цилиндър) двата образеца не се различават, по цвят и по блясък различието е не особено голямо.
Проверката се извършва съгласно описаната методика в пример 2, с тази разлика, че в този случай не се измерва електрическия потенциал или електростатичния заряд. Картината на температурното поле и фазовата картина са напълно достатъчни за откриването на разликата между двата материала.

Claims (14)

  1. Патентни претенции
    1. Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества, материали и обекти, включващ външно термично възбуждане на част или на цялата повърхност на обекта при условията на фиксирано взаимно разположение или при от носително движение между обекта и външен източник на термично възбуждане и постоянство на възбуждането по вид, продължителност, интензитет, спектрален състав, честота, мощност и спектрално разпределение на мощността, при което се извършва измерване на измененията в топлинното (инфрачервеното) излъчване от повърхността на обекта, едновременно в η на брой точки от повърхността, след което се извършва анализ чрез полученото двумерно изображение или разпределението на температурата по изследваната повърхност, и/или чрез средната (интегралната) температура на повърхността, характеризиращ се с това, че върху част от подвижната или неподвижната повърхност на обекта се осъществява външно термично възбуждане под формата на две отделни петна с еднаква геометрична форма и площ, при средна стойност на повърхнинната плътност на топлинната мощност от 0,1 до 10,0 W/cm2, при което в областта на едното от двете петна се въздейства с постоянно магнитно поле с магнитна индукция от 0,05 до 0,80 Т, и при подвижна или неподвижна повърхност на обекта се измерват измененията в д вумерното разпределение на температурата, при което получените характерни топлинни карти на разпределение на температурата в областта на двете петна или ивици се сравняват с характерни електрически карти на разпределение на заряда или потенциала в областта на петната или ивиците и се извършва сравнителен анализ на разпределението на температурата и/или на повърхностния заряд и потенциала между двете петна или ивици на обекта, и между изследвания обект и стандартен обект, използван като еталон за сравнение.
  2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане върху неподвижната повърхност на обекта се осъществява от един източник на топлинно (инфрачервено) излъчване, работещ в импулсен режим така, че в резултат от преместването му последователно се формират две еднакви кръгли излъчващи топлинни петна.
  3. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и два източника на термично (инфрачервено) възбуждане, работещи в непрекъснат режим
    65607 Bl така, че върху повърхността на обекта се получават две успоредни излъчващи ивици.
  4. 4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и един източник на термично (инфрачервено) възбуждане, работещ в импулсен режим така, че върху повърхността на обекта се получават две успоредни прекъснати ивици.
  5. 5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане се осъществява при линейно относително движение между повърхността на обекта и един източник на термично (инфрачервено) възбуждане, работещ в импулсен режим така, че върху повърхността на обекта се получават две успоредни редици от петна.
  6. 6. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусирано излъчване на източник на светлинно кохерентно лъчение (лазер), с дължина на вълната от инфрачервената област на светлината - от 0,760 до 10,6 microm.
  7. 7. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусираното излъчване на линеен или точков светъл инфрачервен излъчвател при повърхностна плътност на мощността на излъчвателя от 50...58 W/cm2 и температура на излъчвателя - от 2300 до 2700 К, като формата на петната се получава с помощта на маска - топлинен екран, с подходящо оформени отвори.
  8. 8. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане на повърхността на обекта се осъществява от фокусираното излъчване на линеен тъмен инфрачервен излъчвател - повърхностна плътност на мощността на излъчвателя от 10 до 15 W/cm2, като формата на петната се осъществява от маска - топлинен екран, с подходящо оформени отвори.
  9. 9. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното термично възбуждане на повърхността на обекта е резултат от локално акустично (ултразвуково) въздействие, което се осъществява в мястото на притискане между изследваната повърхност и челото на ул тразвуков цилиндричен инструмент от немагнитен материал (например - дуралуминий) в резултат от акустични загуби в мястото на механичния контакт при честоти от 15 до 40 kHz и повърхностна плътност на мощността - от 0,2 до 0,4 W/cm2.
  10. 10. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че външното постоянно магнитното поле действа едновременно с термичното възбуждане върху едно от петната и се създава от бобина без магнитна сърцевина, чиято ос е перпендикулярна на изследваната повърхност, като термичното възбуждане се осъществява през сърцевината й.
  11. 11. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че магнитното поле, действащо едновременно с термичното възбуждане на едното от петната, се създава от постоянен магнит с формата на кух цилиндър, чиято ос е перпендикулярна на изследваната повърхност, намагнитен по оста си, като термичното възбуждане се осъществява през сърцевината на постоянния магнит.
  12. 12. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че измерването на изменението на двумерното разпределение на температурата става върху цялата повърхност на обекта, от страната на термичното възбуждане или откъм източника на термично възбуждане.
  13. 13. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че измерването на изменението на двумерното разпределение на температурата става върху повърхността на обекта от противоположната (на термичното възбуждане) страна, като интервала от време между термичното възбуждане и измерването на излъчването трябва да бъде по-голям от времето, необходимо за промяна на температурата на противоположната повърхност под действие на пренесената през обема на материала топлина (чрез топлопроводимост).
  14. 14. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че се построява диференциална термична картина (чрез температурната разлика) между съответстващите си точки от термичната картина на двете топлинни петна или ивици.
BG106672A 2002-05-07 2002-05-07 Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества BG65607B1 (bg)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG106672A BG65607B1 (bg) 2002-05-07 2002-05-07 Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества
AU2002302211A AU2002302211A1 (en) 2002-05-07 2002-06-26 Method for detecting and identification of hazardous substance
PCT/BG2002/000012 WO2003095998A1 (en) 2002-05-07 2002-06-26 Method for detecting and identification of hazardous substance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG106672A BG65607B1 (bg) 2002-05-07 2002-05-07 Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG106672A BG106672A (bg) 2004-02-27
BG65607B1 true BG65607B1 (bg) 2009-02-27

Family

ID=29408926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG106672A BG65607B1 (bg) 2002-05-07 2002-05-07 Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002302211A1 (bg)
BG (1) BG65607B1 (bg)
WO (1) WO2003095998A1 (bg)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007502978A (ja) * 2003-08-21 2007-02-15 グローバル セキュリティー デバイシーズ リミテッド 隠匿物を検出する方法
EP1866614A4 (en) * 2005-02-23 2012-04-04 Global Security Devices Ltd SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF CONCEALED OBJECTS
US7657092B2 (en) 2005-11-30 2010-02-02 Iscon Video Imaging, Inc. Methods and systems for detecting concealed objects
US7664324B2 (en) 2005-11-30 2010-02-16 Iscon Video Imaging, Inc. Methods and systems for detecting concealed objects
CN115639248A (zh) * 2022-12-22 2023-01-24 天津思睿信息技术有限公司 一种用于建筑外墙质量检测的系统及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3997787A (en) * 1975-04-25 1976-12-14 Bain Griffith Apparatus and method for detecting explosives
US4578584A (en) * 1984-01-23 1986-03-25 International Business Machines Corporation Thermal wave microscopy using areal infrared detection
US4679946A (en) * 1984-05-21 1987-07-14 Therma-Wave, Inc. Evaluating both thickness and compositional variables in a thin film sample
NO164133C (no) * 1985-07-15 1993-10-26 Svein Otto Kanstad Framgangsmaate og apparat for karakterisering og kontroll av stoffer, materialer og objekter
US4839913A (en) * 1987-04-20 1989-06-13 American Science And Engineering, Inc. Shadowgraph imaging using scatter and fluorescence
US5228776A (en) * 1992-05-06 1993-07-20 Therma-Wave, Inc. Apparatus for evaluating thermal and electrical characteristics in a sample
US6183126B1 (en) * 1994-04-11 2001-02-06 The John Hopkins University Method for nondestructive/noncontact microwave detection of electrical and magnetic property discontinuities in materials

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003095998A1 (en) 2003-11-20
BG106672A (bg) 2004-02-27
AU2002302211A1 (en) 2003-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5017007A (en) Apparatus and microbase for surface-enhanced raman spectroscopy system and method for producing same
Majidi et al. Spectroscopic applications of laser-induced plasmas
US7594447B2 (en) Device for testing for traces of explosives and/or drugs
US6422741B2 (en) Method for nondestructive/noncontact microwave detection of electrical and magnetic property discontinuities in materials
US8134122B2 (en) Multi-modal particle detector
US7116798B1 (en) Fare card explosive detection system and process
US20050019220A1 (en) Device for testing surfaces of articles for traces of explosives and/or drugs
US20120018638A1 (en) Detection and identification of solid matter
WO1990004169A1 (en) Method and apparatus for detecting particular substance
JP2009517630A (ja) エネルギー物質検出器
Korotkov et al. Time dynamics of the gas discharge around drops of liquids
Jönsson et al. The use of infrared thermography in the corrosion science area
WO1987000632A1 (en) Method and apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects
US8313628B2 (en) Method and apparatus for evaluating dielectrophoretic intensity of microparticle
Connolly The measurement of porosity in composite materials using infrared thermography
BG65607B1 (bg) Метод за откриване и идентифициране на опасни вещества
Roscioli et al. State-resolved velocity map imaging of surface-scattered molecular flux
Haider et al. Designing of experimental setup for impact induced mechanoluminescence measurements
RU2441220C2 (ru) Способ дистанционного обнаружения тонкодисперсных аэрозолей токсичных веществ в местах их хранения и уничтожения при возникновении нештатных ситуаций с помощью пассивных инфракрасных спектрометров
Gericke Overview of nondestructive inspection techniques
Ikezawa et al. Sensing system for multiple measurements of trace elements using laser-induced breakdown spectroscopy
Schöllhorn et al. New developments on standoff detection of explosive materials by differential reflectometry
Ivanov et al. Rapid, contactless and non-destructive testing of chemical composition of samples
Stancl et al. Some detection procedures for liquid explosives
Kernchen et al. Defence against hazardous materials