摘要：本文簡要介紹了爆炸物檢測領(lǐng)域的技術(shù)手段，并針對目前常規(guī)技術(shù)手段的缺點(diǎn)和不足，重點(diǎn)介紹了中子無損探測技術(shù)在爆炸物檢測中的應(yīng)用情況，從技術(shù)原理到系統(tǒng)構(gòu)成對中子探測設(shè)備進(jìn)行了剖析，指出其相對于其他技術(shù)手段的獨(dú)特優(yōu)勢。同時(shí)，本文也對爆炸物檢測領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討和展望。
??????? 一、?常見爆炸物探測技術(shù)簡介
??????? 在當(dāng)前恐怖活動日趨嚴(yán)重的形勢下，對公共安全領(lǐng)域爆炸物（常規(guī)炸藥、液體炸藥、塑料炸藥）的現(xiàn)場快速檢測是一項(xiàng)非常重要的工作。目前，應(yīng)用于爆炸物現(xiàn)場檢測的技術(shù)手段主要有：金屬探測儀、X射線成像（透射成像、背散射成像、CT）技術(shù)、雙能X射線成像技術(shù)、化學(xué)蒸汽\顆粒分析法等[1]。
??????? 就金屬探測儀而言，是較早采用的一種查緝爆炸物的技術(shù)手段，主要采用交變電磁場來探測爆炸物中的金屬部件及雷管等發(fā)火裝置上的金屬元器件和電池等從而實(shí)現(xiàn)對爆炸物的探測。由于爆炸物制作工藝和技術(shù)水平的提升，現(xiàn)在爆炸物中的金屬部件越來越少，液體炸藥和塑料炸藥的出現(xiàn)，使得單一的金屬探測手段已經(jīng)無法滿足日益隱蔽化和多樣化的爆炸物探測實(shí)戰(zhàn)需要。
??????? X射線成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對常見行李箱中不同物品的密度分辨，對箱包夾層毒品藏匿具有顯著排查效果，但無法識別物品的元素種類；另外，很多爆炸物密度與常見生活用品接近，因而，只從密度上探測爆炸物會經(jīng)常發(fā)生漏檢和虛警現(xiàn)象。雙能X射線雖然可以識別等效原子序數(shù)，但不能識別物質(zhì)種類。
??????? 化學(xué)蒸汽\顆粒分析法是一種痕量檢測技術(shù)，通過對可疑物體或人員表面進(jìn)行擦拭取樣后對試樣汽化后進(jìn)行分析，也有可以直接對環(huán)境氣體進(jìn)行取樣分析的。離子遷移譜技術(shù)和基于氣敏傳感器的電子鼻技術(shù)是在現(xiàn)場快速檢測場景下被廣泛使用的痕量物質(zhì)檢測技術(shù)。它們的優(yōu)點(diǎn)在于檢測靈敏度高，對微粒的檢測精度可以達(dá)到納克級別，對氣體的檢測精度達(dá)到ppm甚至ppb級別，檢測時(shí)間短，一般在十秒左右，因而這兩種技術(shù)適用于現(xiàn)場檢測。上海世博會采用了52臺公安部第三研究所研制生產(chǎn)的爆炸物離子遷移譜探測器，有利保障了世博的安全召開。這種技術(shù)對爆炸物制作人員或者爆炸物包裹表面留下的微量痕跡具有精確探測效果，但對于密封嚴(yán)實(shí)或蒸汽壓不高的物質(zhì)，探測效果不顯著。
??????? 以上幾種技術(shù)手段是目前常用的爆炸物查緝方法，但或多或少存在一些不足，為了適應(yīng)對恐怖活動的精準(zhǔn)打擊，中子技術(shù)、激光拉曼光譜、核四級矩共振、毫米波及太赫茲等一批新技術(shù)在不同場合得到一定程度的應(yīng)用，其中，中子技術(shù)的應(yīng)用前景較為廣闊，目前，在海關(guān)、港口、公路物流等領(lǐng)域正在逐步推廣應(yīng)用。
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??????? 二、?爆炸物中子查緝技術(shù)原理
??????? 犯罪分子通常都是將炸藥藏匿于行李內(nèi)的普通物品中，而這些普通物品大多是有機(jī)物品。因此，行李檢測中的首要任務(wù)是將行李中的普通有機(jī)物品與炸藥區(qū)分開。炸藥、毒品和有機(jī)物品通常都由C、N、O組成，但他們的含量卻存在明顯區(qū)別：炸藥含O量高，含N量亦高，而普通有機(jī)物品不具有N、O含量均高的特點(diǎn)（參見圖1）。在圖1右圖中，炸藥處于圖中的右方（圖中虛線內(nèi)），O、N含量高，而普通有機(jī)物品絕大多數(shù)處于圖1右圖的其他區(qū)域。這種比例關(guān)系為區(qū)分爆炸物和普通有機(jī)物品提供了可能。
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????????????????? 圖1? 炸藥和有機(jī)物中C、N、O的含量情況對比
??????? 中子感生瞬發(fā)γ譜測量是一種能夠?qū)^大體積的物品進(jìn)行實(shí)時(shí)元素組成鑒別的技術(shù)，較適宜檢測藏匿在手提行李、航空托盤和集裝箱中的爆炸物。現(xiàn)在已經(jīng)開展了多項(xiàng)關(guān)于中子技術(shù)在爆炸物檢測中的研究，如熱中子分析（TNA）、快中子分析（FNA）、脈沖快熱中子分析（PFTNA）、伴隨粒子成像（API）等。其中PFTNA法能同時(shí)測量快中子和熱中子產(chǎn)生的γ能譜，實(shí)現(xiàn)全元素測量[2]。
??????? PFTNA主要采用脈沖寬度為μs量級、脈沖間隔約為100μs的氘氚脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖快中子照射待測量物質(zhì)，在快中子脈沖寬度內(nèi)測量快中子引起的C和O的非彈性散射產(chǎn)生的γ射線來確定物品中的C和O的含量。在兩脈沖間隔內(nèi)就通過測量熱中子引起的N和H俘獲γ射線來確定物品的N和H含量，由物品中C、N、O、H四種元素的含量比就可以識別是否爆炸物及其類別。這種方法優(yōu)點(diǎn)在于信噪比較高。
??????? 快中子分析方法以氘氚反應(yīng)產(chǎn)生的快中子為探針，其能量達(dá)到14MeV。這種快中子與C、N、O等元素原子核相互作用時(shí)，會產(chǎn)生非彈性散射。產(chǎn)生的γ射線主要有：
??????? n+14N→14N+n'+γ+5.11MeV??????????????????????? （1）
??????? n+12C→12C+n'+γ+4.43MeV??????????????????????? （2）
??????? n+16O→16O+n'+γ+6.13MeV??????????????????????? （3）
??????? 這些γ射線能量高，產(chǎn)生截面較大[3]，易于測量，且強(qiáng)度與被測物品中相應(yīng)的C、N、O的含量成正比。通過測量這些γ射線的能譜，并確定其強(qiáng)度，可以得到炸藥和有機(jī)物品中C、N、O的含量，進(jìn)而將炸藥從普通有機(jī)物品中區(qū)分開，實(shí)現(xiàn)爆炸物探測的目的。
??????? 在快中子分析技術(shù)中，伴隨粒子成像技術(shù)（API）具有獨(dú)特的優(yōu)勢，它通過采用位置靈敏的α探測器測量氘氚反應(yīng)時(shí)伴隨中子產(chǎn)生的α粒子的位置，結(jié)合氘氚反應(yīng)時(shí)的中子n和α粒子（兩者運(yùn)動方向相反，接近180o,參見圖2）的時(shí)間關(guān)系，即可確定中子飛行距離（圖2中Z方向），從而可以得到爆炸物的空間分布情況。API的空間分辨率很大程度上依賴于小直徑靶的中子管[4]。
??????? API法可以給出CNO三種元素含量的空間分布圖和粗略輪廓，從而有效識別任意形狀的爆炸物。這種方法具有較高的空間分辨率和較強(qiáng)的識別能力，但對中子發(fā)生器和測量系統(tǒng)的技術(shù)要求較高[5]。