炸藥探測器是什麼原理？

01-24

炸藥探測器的有很多種類，機理都不太一樣。

比如這貨的原理你肯定知道：

別笑，這是事實。自從二戰以來嗅探犬就廣泛用於爆炸物的檢測。不過你說這不算，這就抖機靈的回答，動物又不是機器。

我要說：還真有把動物做成機器檢測炸藥的。比如這貨：

看見裡面的小蜜蜂了吧？把它卡在那讓它的喙部遮擋住下面的光束，一聞到爆炸物的氣味，小蜜蜂的喙部就會擴張，遮擋的光束信號就發生變化，以此產生電信號報警。

小蜜蜂怎麼會有這麼這麼逆天的功能呢？實際上這個機器是美國國防部下屬研究項目的一種爆炸物檢測原型機。蜜蜂也必須是經過培訓才能上崗的，培訓方式也很簡單，跟巴普洛夫訓練他家的狗的一樣。先讓蜜蜂聞爆炸物的氣味，如果其喙部擴張就會吃到預先抹在其觸角上的糖，長此以往訓練，蜜蜂就建立了爆炸物氣味——喙部擴張——有糖吃這樣一個條件反射。這個原型機可以以此檢測出TNT、塑膠炸藥、PE-4和C-4炸藥。

不過後來因為這種原因，美國國防部並沒有推廣使用這種檢測器，這就是後話了。

想想小蜜蜂也是夠可憐的，不能去採花蜜反而要軟禁在這小盒子里遭這罪。

好了，前面就當熱熱身。下面我們就嚴肅地討論一下題主的這個問題。

可以確定的是，不用動物一樣可以檢測出炸藥來，畢竟嗅探犬也有累的時候，小蜜蜂也有不按套路出牌的時刻。

首先，炸藥成分怎麼採集？

要知道，接觸過爆炸物的嫌疑人周身肯定會不會避免地殘留有爆炸物粉末，所以就可以依靠擦拭等方式採集到這些粉末，即便它的含量非常低。不過較真的小夥伴說了，那嫌疑人洗個澡、里里外外換上新衣服不就完了。的確是這樣，所以也有很多炸藥探測器採集的樣本就是空氣樣苯，只要附近有爆炸物，這些檢測器可以做到比嗅探犬還靈敏地識別出極其微量的爆炸物的「氣味」，當然所謂的氣味化學本質上來講就是爆炸物在其平衡蒸汽壓中的那些極微量的分子。

然後就是，怎麼證明含有炸藥？偽裝在人群中的恐怖分子又不會在他的炸藥包上貼上標籤。

要回答這個問題，就得知道炸藥是什麼。下圖所列就是目前軍用炸藥的主要成分。

從本質上來說，它們就是一些有機物小分子，只不過就是因為極不穩定被開發成炸藥了。只要通過現代物理、化學手段檢測出這些成分即可，並且這些手段非常靈敏，總結起來，大概可以分成兩類：

1.利用炸藥化學成分的分子特徵信息。包括但不限於離子遷移譜（IMS）、紅外光譜、拉曼光譜、太赫茲光譜。

什麼意思呢？就如同我們區別張三與李四主要就是依靠他們表現出來的外貌，這裡「外貌」就是這個人的特徵信息，而我們區別不同種類的分子就是依靠它們在不同測試手段下所測試出來的」譜圖「，這裡」譜圖「就是這種分子的特徵信息。所以，如同看外貌就知道是哪個人，看「譜圖」就能確定是哪種分子。化學專業的人知道，其實這就是有機分子結構鑒定的基礎。

我們以離子遷移譜為例進行說明，現在大多數炸藥檢測儀的都是依靠此技術。

首先，採集到的氣體樣本被離子化，然後進入有電場存在漂移管，在漂移管中的漂移時間和分子質量是相關的，這個「譜圖」的表現形式就是儀器採集到的不同質量數的強度，如果某一個數值和某種已知爆炸物成分相吻合，那麼就有理由強烈懷疑附近有爆炸物存在。

就如同不僅可以通過人的外貌區分不同的人，通過他的聲音、字跡、指紋等等。類似的，還可以用紅外光譜、拉曼光譜等提取到分子的其他特徵信息。這裡就不再詳述了。

現在的技術已經可以把這些儀器做的小型化，極大地提高的了儀器的可攜帶性與適用範圍。

2.利用炸藥化學成分參與的物理、化學反應所產生的「可視化」信號。

「可視化」是指所產生的變化現象可以被人類直接或者間接的觀察到。直接的現象就是指這些物理、化學變化的反應現象比較明顯，可以被人類肉眼直接觀察到（即便肉眼可以直接觀察，為了減少主觀影響因素，很多還是內置了定量的儀器）。比如下圖就是具有熒光性質的納米粒子陣列，與不同濃度的TNT蒸氣接觸後產生化學反應，會使得其熒光強度發生不同程度的猝滅。有的顯色也不一定是熒光顯色，普通的顏色變化也可。這些原理的都已經有商業化產品。

間接的現象是指產生的物理、化學變化可能肉眼還無法方便識別，但是可以通過信號放大或者轉化，產生電流、電壓、導電性質等變化。因此，基於這樣的設計原理的產品可以說是五花八門。比如可以利用平板電容器極板上的特殊塗層與爆炸物蒸氣的反應導致電容變化產生的信號。

總體來講，當今的爆炸物檢測也只能檢測出使用最為廣泛的十幾種到幾十種爆炸物成分，如果恐怖分子研製出了成分全新的炸藥，依據檢測原理絕大部分現有的爆炸物檢測儀都是無能為力的。不過考慮到軍工業上終極大殺器是核武器的現狀，以及絕大多數恐怖分子二混子水平的文化程度，我倒不認為他們會開發出全新的炸藥，頂多在配方比例上折騰折騰。

就這些，如有謬誤，還望指出！

參考資料：

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Transfer-Amplifying Fluorescence Quenching at the Surface of Silica
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x光過一遍不就完了

難道沒人提摩爾探測器嗎？一個改良的偶發電路的高爾夫球。各國軍警都買，被騙了還不好意思說。摩爾探測器真相是麥考密克改良版高爾夫球尋找器可笑的是我們買了好多還用它破了大案

難道只有我覺得這個問題不懷好意了？

吶，百科一下很難么，10s的事

1．基本原理
　　在探測毒品、炸藥時，所能收集到的物質樣本是非常少，一般的物理化學方法，不能有效的對樣品進行分析判斷，目前，只能採用「離子遷移光譜」法來識別各種物質。其探測的基本原理是基於以下一些事實：
　　·很多化學物質會散發出蒸氣或顆粒，這些蒸氣或顆粒會被它們與之接觸的材料（衣服、行李、皮膚、容器、紙張等等）表面吸附或粘附。

　　·這些痕量物質可通過真空吸附的方式或通過擦拭表面的方式收集起來。
　　·這些化學物質即使是數量極少的殘留物也可通過加熱的辦法從其顆粒上解吸下來（將它們變成蒸氣）。
　　·氣化後的物質可被離子化（轉化成帶電的分子）。
　　·在電場中，離子將漂向電場的某一極，其漂流的速度取決於離子的結構和大小。在有效控制電場強度的情況下，每種離子都有一個特定的移動速度，其速度象人的指紋一樣，可用來識別產生每種離子的原始物質。
　　犯罪嫌疑人接觸過炸藥或毒品後，在手的皮膚上會沾有這些炸藥或毒品的微小顆粒。當嫌疑人在接觸其他物質時,如箱子、包裹或衣服，通過指紋將微粒污染到這些物質的表面。在常溫下,這些微小顆粒會自然揮發出蒸汽，檢測人員通過取樣工具,在這些物質表面採集這些微小顆粒或蒸汽，利用毒品炸藥探測器進行分析。由於探測器的靈敏度極高，只要有任何蛛絲馬跡即可發現並報警。
　　2．IMS原理介紹
　　IMS的英文全稱是Ion Mobility Spectrometry，中文翻譯為離子遷移光譜技術。
　　為一個基本的「離子遷移光譜」（IMS）探測器。要分析的樣品被加熱，使所收集的化學物質氣化；然後，氣化後的化學物質由一個乾淨的乾燥空氣流作為載體，帶入一個反應區。反應區有一個弱的放射性離子化源，即一個鎳63（63Ni）β-射線發射器。β-粒子與樣品流中的氣體顆粒碰撞，會形成正離子和負離子。爆炸物形成負離子，多數毒品如海洛因和可卡因形成正離子。
　　沿IMS的整個長度施加有一個電場。這一電場的極性可為正，也可為負，由被檢測物質的類型來確定。正確極性的離子被允許通過一個控制刪的開口從反應區向漂流區運動。
　　不同的離子以不同的、但卻是特有的速度進行漂流，並在不同的漂流時間內到達收集器的電極。這樣，具有不同質量的三種離子（X、Y和Z）將產生的漂流圖譜，或稱波形圖，在該圖上，X離子最先到達，漂流時間最短。
　　3．ITMS原理介紹
　　ITMS的英文全稱是Ion Trap Mobility Spectrometry，其中I表示離子；T表示俘獲；M表示漂移；S表示質譜，中文翻譯為離子俘獲漂移質譜技術
　　工作原理為：通過真空吸附或擦拭的方法，將極微量的炸藥成分採集到炸藥探測器的入口中，經加熱氣化後，與特殊化學試劑結合，經微量放射源的作用，產生化學-電離反應。電離後的樣品帶電分子進入電離門，通過電離門後面的電場，使其加速漂移至樣品收集器的極靶上，並記錄下離子在電場中的飛行時間。因為不同物質的分子其電離帶電特性不同，以及分子質量不同，所以到達極靶的時間也不同，根據對各離子飛行時間的記錄，判斷該物質的成分。
　　T（TRAP），即俘獲離子檢測技術，為Ion Track Instruments公司的專利技術，在設計上它增加了一個可以高速開啟的電離門，使離子一束一束的進入電場，並分別對他們的飛行進行記錄，計算機將這些記錄進行邏輯疊加，用以消除記錄過程中的噪音，增加有效信號的正確性，從而大幅度的增加了靈敏度，降低了誤報率。
　　該炸藥探測器的另一個專利技術是在儀器前端增加了一種半透膜，它可以有效的阻擋外界環境中的雜質對儀器的干擾，只讓需要的物質通過，從而降低了儀器的誤報率、縮短了儀器的清潔時間，有效的降低了雜質抑制器的消耗。同時半透膜在前端還可起到有用物質的吸附、聚集作用，這樣也提高了儀器的靈敏度。