便携式爆炸物检测器

据美国物理学家组织网近日报道，德国美因茨马普高分子研究所的研究人员，以构成DNA(脱氧核糖核酸)基本结构单位的寡核苷酸适配子为基础，开发出了一种可以有效检测抗生素、毒品和爆炸物等不同物质的方法。该研究发表在美国化学协会期刊上。　　这种方法的关键是利用原子力显微镜。原子力显微镜是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。　　马普高分子研究所的研究人员重点研究了构成DNA基本结构单位的寡核苷酸适配子。如果某种物质可与寡核苷酸适配子相结合，通过研究两者断裂开时的力的变化，不仅可以在物质浓度极低的条件下进行测量，同时也可以精确地研究该物质，包括这物质是如何与寡核苷酸适配子相结合，以及两者之间的结合力到底有多大等等。　　寡核苷酸适配子是检测包括遗传物质DNA和RNA(核糖核酸)在内的各种化学物质的理想手段，就像诱饵可以捕捉到鱼一样。组成DNA的四种不同的碱基具有无限可能的序列，这样就可获得多种多样的结果。更为特殊的是，DNA的不同碱基有不同的物理结构。这样，寡核苷酸适配子可以形成特定的囊状结构来适应相应的分子。包括抗生素、可卡因、TNT以及蛋白质在内的大多数分子均可以找到相应的寡核苷酸适配子囊状结构。　　马普高分子研究所的研究人员试图寻找一种可以分裂为两个部分的寡核苷酸适配子，并且目标分子可在囊状结构的两部分之间形成桥梁。这样的寡核苷酸适配子可以筛选出来。　　在通用型检测器的首次试验中，研究人员将磷酸腺苷(AMP)作为目标分子，而囊状寡核苷酸适配子可以容纳两个磷酸腺苷分子。然后，他们将囊状寡核苷酸适配子的一部分附着在原子力显微镜探针的尖端，另一部分则置于载物台上。降低探针的尖端，使两部分发生接触，囊状寡核苷酸适配子内的两个碱基之间形成氢键。提高探针的尖端，结合在一起的囊状寡核苷酸适配子的两部分能像弹簧一样发生伸缩。此时，可以测量两者之间所产生的力。随着拉力的不断加大，两者最终会发生断裂。　　随后，研究人员又进行了第二个实验。在囊状寡核苷酸适配子的两部分发生断裂之前，加入二磷酸腺苷分子溶液。这样两个磷酸腺苷被置于空的囊状寡核苷酸适配子中，囊状寡核苷酸适配子的两部分再次形成氢键。由于磷酸腺苷分子增强了两部分的结合力，因此要想使两部分发生断裂，必须使用更大的力，这样就可通过力的差异测出磷酸腺苷分子。　　为了确定断裂力的大小，研究人员反复测量了1000次，确定AMP寡核苷酸适配子平均约为39皮牛(piconewtons)，比没有AMP分子时约高12皮牛。作为对照，他们使用不同的囊状适配子，并确定了不同适配子分裂成两部分所需要的力的大小。　　研究人员表示，新方法不仅适用于检测特定的分子，也可研究单个分子。比如可以确定当适配子不发生断裂时力的大小，进而发现分子适配子氢键的变化 也可以改变目标分子的形成方式，使之形成两个或三个氢键桥，这对于理解目标分子及核酸适配子十分重要。适配子的结合性质具有广泛的应用潜力，比如DNA片段现已广泛应用于环境分析和医疗诊断，作为分子工具和基本结构其应用范围还具有广阔的发展前景。

一、方案目的　　1、通过检测可疑物可以有效的防止危险恐怖事件的发生 　　2、通过检测爆炸残留物来推断爆炸物的材料性质 　　二、行业应用背景　　随着防恐防暴安全意识的增强，对于能够快速、准确的鉴别出危险爆炸物及其前制备材料的方法也变得越来越迫切。与传统检测手段相比，拉曼光谱作为物质的分子“指纹”图谱，能够快速、准确、无损的鉴别出易燃易爆危险品的种类。　　X射线技术和离子迁移谱探测技术是目前主要的防恐防暴技术手段。X射线技术对于检测出的隐藏物体，不能将其定性，需要将检测出的疑似物送到检测中心进行判断，需要时间较长。离子迁移谱探测技术是一种气相分析技术，它的检测原理是首先将样品分子电离形成产物离子，产物离子随之注入一均匀电场中迁移，也就是被测样品需要成蒸汽或微粒气化的状态。离子迁移技术存在的缺陷主要有以下几点：　　1、检测探头易被污染，不易清洁，更换成本高 　　2、不能检测不易挥发的无机爆炸物等 　　3、检测精确度低，一般只能达到50%左右的准确率。　　去年，巴黎系列恐袭自杀式炸弹所用材料就是被恐怖分子称呼为“撒旦之母”新型炸药TATP，这种自制爆炸物同样是2005年伦敦地铁爆炸案的“主角”，双氧水和丙酮是这种新型炸药的主要原材料。现在的X射线和离子迁移谱探测等技术手段并不能有效的检测出这种新型炸药及其前制备的主要原材料。而南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪SSR-3000不仅可以检测常规的爆炸物及其制备原材料，对于这种新型炸药及其制备原材料也可以快速准确的识别出，能够有效的控制这种炸药的合成及防止恐怖爆炸事件的发生。　　三、仪器介绍　　南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪SSR-3000如图1所示，在危险爆炸物识别和分析中优势十分明显，主要表现在以下几个方面：　　1、检测时间短(1-5s) 　　2、检测结果重复性高 　　3、无需前处理，检测方便 　　4、对检测物无损检测 　　5、可持续工作6-8h 　　6、可定制探头长度、焦距等(目前基本探头光线长度在1.5m左右，焦距7.5mm)图1　　四、检测方法　　1、对于检测物质(固体、粉末或者液体)装在透明的玻璃瓶或者塑料瓶里面，我们可以直接将探头贴近容器进行检测，如图2所示 图2 图3　　2、对于直接检测固体或者物质装在透明塑料袋等里面，我们可以将我们的定制固体探头冒加在探头上，然后贴近塑料袋等检测，如图3所示 　　3、对于液体装在不透明的载体时，需要将被测液体取出，放置在比色皿中，再将比色皿放置在比色皿槽内，如图4所示，再将样品池冒盖上，探头摆放如图5所示进行检测(图4和图5中的样品池及探头摆放位置为实际SSR-3000的检测示意图)。 图4 图5　　五、部分爆炸物谱图　　图6-图7是硝酸钾和过氧化氢两种常见的无机爆炸物的拉曼谱图，图8-图10硝酸铵、硝化纤维素和TNT三种常见的有机爆炸物的拉曼谱图图6 图7图8图9图10　　六、结论　　在易燃易爆危险品的检测应用中，拉曼光谱技术与目前的检测手段相比，无论是在准确性、对样品无损还是检测所用的时间比较短都有着明显的优势，尤其是现在的高性能便携式产品的推出，大大提高了使用的便携性。并且现在无论是对于拉曼光谱仪的操作还是配套的软件的操作都非常简便，真正实现“傻瓜式”操作。从拉曼光谱对于有机爆炸物和无机爆炸物的几幅谱图中我们也可以看出，不同 的物质的谱图是不一致的，并且拉曼光谱检测易燃易爆危险品时基本上不需要前处理，对于用透明塑料袋以及透明玻璃品装的样品，甚至不需要取出样品，直接就可以检测，大大降低了样品被污染的可能性。但是拉曼光谱技术也有一定的缺陷，对于目前比较难解决的黑火药的检测，我们对其也有着较好的检测技术手段。　　未来，无论是在爆炸物现场快速检测，还是在各个卡扣，安全检查口的快速筛查，拉曼光谱技术都会是一种强而有力的检测手段。而南京简智仪器设备有限公司自主研发的便携式拉曼光谱仪，不仅性能好、携带方便、谱图数据库全而且软件使用的简单、智能程度高、检测准确度高，在易燃易爆危险品检测领域有着其无可替代的作用，探头的可定制化服务大大的提升了使用的范围，增加了操作人员的安全性。(内容来源：南京简智)

火灾爆炸检测的样品1爆炸物检测2助暴剂，助燃剂的检测3现场遗留物材料类型鉴定及对照物同一性比对 所需要检测仪器类型1元素检测、有机成分检测2化学成分判断及爆炸成因分析3材料学检测 岛津爆炸物检测分析方案汇总1气质联用产品分析爆炸物2原位解析质谱分析爆炸物3光谱分析爆炸物4高分辨质谱分析爆炸物 气质分析方案气质联用产品分析爆炸物检测要点：丙酮浸泡制备样品溶液进样口温度180℃,传输线温度200℃色谱柱选型：Rtx-8m0.25mmx0.25μm线性及定量分析：采用二次曲线方式制作工作曲线，相关系数0.999以上GCMS-QP2020NX三重四极及原位离子源分析方案 岛津DPiMS-8060建立了快速测定土壤中爆炸物残留DPiMS-8060 DPiMS-8060可在1min完成四种爆炸物的分析检测。本实验分别针对标准溶液和基质匹配溶液进行重复性测试，结果表明该方法重复性良好。在LabSolutions Insight软件中使用MSn谱库搜索功能，对爆炸残留物中4种爆炸物进行定性筛查，结果显示目标物匹配度良好。本方法具有方法简便、分析速度快、重复性好的特点，为土壤中爆炸物的快速筛查打开了一个新的窗口。 能量色散X射线荧光（EDX）快速鉴定爆炸物 根据各类爆炸物的主量元素不同，通过X射线荧光的定性-定量分析即可初步筛查为何种爆炸物，这为公安司法机关的快速查明爆炸物的来源提高了效率。 EDX-8100 根据爆炸物定性主要元素进行爆炸物来源的初步判定程序得出，上述样品定性-定量结果中主要元素为S/K，无高Cl, 无高Mn，无高Al/Cu/Fe，故样品判定为黑火药类爆炸物。进行以C（炭）作平衡、K以KNO3的形式表示的数据重新处理后，硝酸钾、硫磺、石墨的比例也接近实际黑火药的比例，数据处理后结果如下图。 高分辨液质LCMS-9030爆炸物分析方案 LCMS-9030 可疑爆炸物样品的紫外色谱图可疑爆炸物的 254 nm 下紫外色谱图4.72min 处有明显色谱峰，疑似未知爆炸物。 为RT4.72的一级质谱图及放大图。对RT4.72进行高分辨质谱解析，m/z331.0156与 m/z333.0120满足3：1的关系，推测其为[M+Cl]-。利用岛津LCMS-9030高质量精度的特点，内标法质量轴准确度小于1 ppm/hr。 使用FormulaPredictor软件预测其分子式，设置C、H、O、N、Cl各元素最大数目分别为：150、300、12、10、1。m/z331.0156预测结构。得到唯一可能的分子式为C4H8N8O8，质量数偏差-0.90ppm。为m/z331.0156与m/z341.0447 的提取离子流图，图中显示两者均有相同的出峰时间，极有可能指向同一个化合物。对m/z341.0447进行预测。综合判定其为[M+HCOO]-, 质量数偏差-0.11ppm，在预测列表中排名第一。 将预测出的C4H8N8O8导入ChemSpider进行检索，检索结果。唯一的候选化合物为HMX。其中文名称为奥克托金，熔点282℃，密度1.96g/cm3 ,常温下为白色结晶体，易溶于丙酮、乙腈、氯仿等溶剂。是一种军用猛炸药，爆炸威力相当于1.5倍的TNT当量。 2022年新实施的相关行业标准GA/T 1940-2021 黑索金、太安和特屈儿检验GA/T 1941-2021 重质矿物油检验GA/T 1942-2021 硝化纤维素检验GA/T 1943-2021 硝酸铵等16种炸药检验GA/T 1944-2021 三硝基甲苯等6种有机炸药及其爆炸残留物检验GA/T 1946-2021 盐酸、硫酸和硝酸检验GA/T 1937-2021 橡胶检验GA/T 1938-2021 金属检验GA/T 1939-2021 电流斑检验 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。