detektory rádioaktívneho žiarenia

43
1 Detektory rádioaktívneho žiarenia sa používajú ako doplnok bezpečnostnej prehliadky pre vyhľadávanie rádioaktívneho materiálu - kontrabandu, ukrytého v batožine. Bývajú scintilačné alebo polovodičové, založené na rovnakých základných princípoch ako detekčné elementy röntgenov. Tu sa však samozrejme nejedná o žiadnu radu či mozaiku elementov vytvárajúcich obraz, ale len o jeden detekčný prvok, ktorý je ale citlivejší v širšej oblasti elektromagnetického spektra a ktorý detekuje prenikavé žiarenie vydávané rádioaktívnym materiálom nachádzajúcim sa v blízkosti detektoru. V rámci automatickej kontroly sa detektor umiestňuje v blízkosti pásu, čo nebýva ďaleko od röntgenu. Musí sa preto dať pozor na možné falošné poplachy, spôsobené spätne rozptýleným žiarením od prípadného väčšieho množstva materiálu s nižším protónovým číslom nachádzajúceho sa v

Upload: thom

Post on 14-Jan-2016

55 views

Category:

Documents


14 download

DESCRIPTION

Detektory rádioaktívneho žiarenia - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Detektory rádioaktívneho žiarenia

11

Detektory rádioaktívneho žiarenia

Detektory rádioaktívneho žiarenia sa používajú ako doplnok

bezpečnostnej prehliadky pre vyhľadávanie rádioaktívneho materiálu -

kontrabandu, ukrytého v batožine. Bývajú scintilačné alebo polovodičové,

založené na rovnakých základných princípoch ako detekčné elementy röntgenov.

Tu sa však samozrejme nejedná o žiadnu radu či mozaiku elementov

vytvárajúcich obraz, ale len o jeden detekčný prvok, ktorý je ale citlivejší v širšej

oblasti elektromagnetického spektra a ktorý detekuje prenikavé žiarenie vydávané

rádioaktívnym materiálom nachádzajúcim sa v blízkosti detektoru.

V rámci automatickej kontroly sa detektor umiestňuje v blízkosti pásu, čo

nebýva ďaleko od röntgenu. Musí sa preto dať pozor na možné falošné poplachy,

spôsobené spätne rozptýleným žiarením od prípadného väčšieho množstva

materiálu s nižším protónovým číslom nachádzajúceho sa v susednej batožine,

ktorá je práve presvecovaná röntgenom.

Page 2: Detektory rádioaktívneho žiarenia

22

Ionizujúce žiarenie sa detekuje a jeho veličiny sa merajú v príslušných

jednotkách s využitím fyzikálnych vlastností zariadení a ich reakcií s rôznymi

látkami.

Dozimetrické prostriedky umožňujú získavať postačujúce informácie

o stupni ožiarenia osôb a radiačnú situáciu v priebehu zásahu na mieste udalosti

a zdroj ionizujúceho žiarenia. Výsledky získané meraním pomocou

dozimetrických prostriedkov sú základom pre hodnotenie účinkov ionizujúceho

žiarenia na ľudský organizmus.

Známe sú tri základné druhy rádioaktívneho žiarenie a to alfa, beta a gama.

Page 3: Detektory rádioaktívneho žiarenia

33

Pre meranie alebo zisťovanie rádioaktívnych látok, kde sa ionizačné

žiarenie detekuje na základe jeho ionizačných účinkov, sa používajú detektory. V

detektore sa mení energia dopadajúceho ionizujúceho žiarenia na elektrický

signál tak, aby mohol byť spracovaný, zaregistrovaný a vyhodnotený.

Detektory môžeme rozdeliť na dva základné druhy a to kontinuálne a

integrálne.

Kontinuálne detektory podávajú priebežnú informáciu o okamžitej hodnote

detekovaného žiarenia. Po ukončení ožarovania detektora klesne výstupný

signál na nulu.

Pri integrálnych detektoroch sa hodnota signálu zväčšuje s časom, počas

ktorého je detektor ožarovaný t.j. úmerne dávke, expozícii a pod. Po ukončení

ožarovania zostáva informácia uchovaná v detektore po celú dobu, ktorou bol

detektor žiareniu vystavený. Integrálne detektory sa uplatňujú najmä v osobnej

dozimetrii a radiačnej chémii.

Page 4: Detektory rádioaktívneho žiarenia

44

Podľa princípu detekcie sa najpoužívanejšie detektory ionizujúceho žiarenia

môžu rozdeliť do troch hlavných skupín:

Elektrické detektory sú založené na látkach, ktoré pôsobením

ionizujúceho žiarenia menia niektoré svoje elektrické vlastnosti napr.

vodivosť. K tomuto druhu detektorov patria ionizačné komory,

proporcionálne a Geiger-Mullerove počítače, kryštálové a polovodičové

detektory.

Scintilačné detektory sú založené na látkach, v ktorých

pôsobením ionizujúceho žiarenia vzniká luminiscenčná scintilácia. Svetelný

signál sa prevádza na elektrický a ďalej sa spracúva.

Samostatné detektory sú založené na látkach, ktoré dlhodobo menia

svoje vlastnosti (farbu, zloženie, objem) pôsobením ionizujúceho žiarenia.

Page 5: Detektory rádioaktívneho žiarenia

55

Detektory stopových častíc

(detektory výbušnín a drog)

Detektory stopového (nepatrného) množstva častíc záujmových látok sa

v rámci bezpečnostných prehliadok používajú na zisťovanie prítomnosti a k

prípadnému určeniu druhu predovšetkým výbušnín a drog. V bezpečnostnej praxi

sú detektory stopových častíc obyčajne nazývané detektory výbušnín (či

detektory drog). Nie sú vôbec iba predbežnými analyzátormi fyzicky nájdeného

materiálu podozrivého z toho, že sa jedná o výbušninu či drogu. Naopak

pomáhajú obsluhe pri kontrole objektov nájsť prípadne ukryté výbušniny či drogy

alebo i upozorniť na to, že v poslednej dobe, hoci aj pred niekoľkými dňami,

prišiel kontrolovaný objekt do styku s týmito záujmovými látkami.

Page 6: Detektory rádioaktívneho žiarenia

66

Napríklad osoba manipulujúca s výbušninou či drogou má mikroskopickými

zvyškami týchto látok kontaminované ruky. Tieto zvyšky by boli druhý deň

pravdepodobne detekované, i keby si medzi tým umyla ruky. Hlavným hnacím

záujmom pri vývoji týchto detektorov bola detekcia výbušnín. Vyvinuté princípy

sa ale vo väčšine prípadov dali využiť, rovnako ako pri röntgenoch, aj pri detekcii

drog, niekedy aj iných látok.

Obr. 4.10 Odber vzoriek pre detekciu stopových častíc výbušniny

Page 7: Detektory rádioaktívneho žiarenia

77

Odber vzoriek

Spoločnou a veľmi podstatnou fázou detekcie všetkých týchto

detektorov je odber vzoriek. Teda akým spôsobom nazhromaždiť a dostať do

prístroja častice hľadaných látok z vnútrajšku či povrchu kontrolovaného objektu.

Hľadaná látka sa môže nachádzať vo forme pár, aerosólu či častíc prichytených

na povrchu.

Ak pominieme metódu „mokrej“ chémie, tak pôvodne bolo hlavným

spôsobom odberu vzoriek pre fyzikálne prístroje nasávanie pár z tesného okolia

povrchu kontrolovaného objektu, hlavne v blízkosti rôznych štrbín do vnútrajšku

objektu alebo pomocou výmenných dutých ihiel priamo z vnútrajšku objektu. Toto

je výborná metóda pre látky s vyššou tenziou pár pri danej teplote objektu (látky

viac prchavé).

Page 8: Detektory rádioaktívneho žiarenia

88

Vysokú tenziu pár majú napríklad nitroglycerín (NG -používaný v dynamite),

ethylen glykol dinitrát (EGDN). V drvivej väčšine prípadov malý prúd pár stačiaci

k ich zaregistrovaniu a prípadne i analýze - uniká z batožiny, v ktorej sú ukryté.

Pentrit alebo hexogén obsiahnutý v plastických výbušninách sa pri izbovej teplote

vyparujú tak nepatrne, že ich pary sú prakticky nedetekovateľné.

Obr. 4.11 Prechádzajúci tunelový detektor osôb s odberom vzoriek nasávaním pár

Page 9: Detektory rádioaktívneho žiarenia

99

S rastúcim používaním plastických trhavín sa ukázala nutnosť ešte

ďalšieho spôsobu odberu vzorky. Čisté vojenské výbušniny ako oktogén,

hexogén a plastické trhaviny z nich vyrobené, ale i priemyslové typy trhavín na

báze dusičnanu amónneho, majú tenziu pár malú. Oklamať detektor môže i

obklopenie výbušniny účinným sorbentom (aktívne uhlie).

Medzi najznámejšie plastické výbušniny patrí Semtex, vojenská C-4 či

Detasheet, dodávaná v štvrť palca hrubých plátoch. C-4 obsahuje výbušnú

zložku hexogén (RDX), Detasheet obsahuje pentrit (PETN) a Semtex môže

obsahovať obe tieto zložky, záleží na jeho druhu. Plastické výbušniny a

nitrotoluény majú tenziu pár veľmi malú, rádovo v koncentrácii niekoľkých častíc

na bilión až miliardu. Detekcia ich pár pri bežných teplotách je teda prakticky

nemožná. Preto sa do nich pri výrobe pridávajú značkovače výbušnín

odporúčané medzinárodnou civilnou leteckou organizáciou (International Civil

Aviation Organization - ICAO), ktorých tenzia pár je už vysoká.

Page 10: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1010

Podľa v roku 1998 ratifikovaných Montrealských dohôd o značkovaní

plastických a gélových výbušnín musia byť značkované ako tieto druhy výbušnín

určené pre bežné použitie, tak i tieto druhy výbušnín uložené vo vojenských

skladoch a určené pre bojové použitie. Neznačkované výbušniny sa môžu

vyrábať a skladovať len pre vymenované účely a podliehajú špeciálnej evidencii.

Rovnako nebude vždy možné spoliehať na toto značkovanie plastických

výbušnín. Spoľahlivejšia je ich detekcia ako pevnej kontaminácie. Vhodným

spôsobom pre odber vzorky je v prípade plastických výbušnín oter

povrchu kontrolovaného objektu špeciálnym filtrom. U objektu, ktorý s nimi

prišiel v poslednej dobe do styku, je totiž veľmi vysoká pravdepodobnosť, že na

jeho povrchu budú drobné zvyšky častíc týchto výbušnín. Povrch sa tiež môže

otrieť bavlnenou rukavičkou, z ktorej sa potom vzorka nasaje na filter. V prípade

kvapaliny sa v nej filter mierne namočí (týka sa hlavne detekcie drog).

Page 11: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1111

Ako efektívna sa ukazuje kombinácia dvoch spôsobov odberu vzoriek:

súčasný oter povrchu a nasávanie okolitého vzduchu pomocou ručného vysávača

cez vhodný filter (či špeciálny kolektor). Tieto vysávače majú filter na vstupe

sacieho otvoru, takže keď týmto vysávačom prechádzame po povrchu

kontrolovaného objektu, dochádza k odberu vzorky oterom. Naviac je cez tento

filter nasávaný vzduch obsahujúci pary i povrchový prach a hľadané častice sa na

ňom zachytávajú. Možnosti detekcie môže zvýšiť zahriatie povrchu

kontrolovaného objektu tepelným žiaričom. Dosiahnutá teplota (napr. 67 °C) sa

kontroluje infračerveným senzorom. Odber vzoriek môže trvať niekoľko sekúnd

až, u veľkých objektov alebo rozľahlejších plôch, niekoľko minút.

Page 12: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1212

Po odobratí vzorky sa uskutočňuje jeho desorpcia z filtra. Filter

(kolektor), nachádzajúci sa v automatickej desorpčnej jednotke, je zahrievaný

a je cez neho hnaný prúd vzduchu. To spôsobuje vyparovanie častíc drog a

výbušnín a ich strhávanie prúdom vzduchu do analyzačného prístroja. Výška

teploty musí zaistiť dostatočnú desorpciu všetkých detekovaných látok,

nesmie však prekročiť teplotu ich rozkladu. Teplota desorpcie sa volí okolo

230°C.

Page 13: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1313

Detekcia výbušnín a drog chemickou reakciou

Detekcia výbušnín a drog klasickou „mokrou“ chémiou je samozrejme

najstaršou metódou ich detekcie aj u radovej polície. Väčšina súprav je určená len

pre preukázanie, že nájdená látka je určitou výbušninou či drogou. Niektoré

moderné chemické detekčné súpravy sú však priamo určené k vyhľadávaniu

zvyškových stopových častíc, teda k bezpečnostnej prehliadke.

Obr. 4.12 Odber vzoriek oterom pre detekciu výbušnín chemickou reakciou

Page 14: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1414

Pre detekciu výbušnín aj drog majú tieto prostriedky najčastejšie formu

súpravy činidlových roztokov alebo súpravy sprejov.

Filtračným (či lepiacim) papierikom sa odoberie vzorka z povrchu

kontrolovaného objektu a z kvapátok či sprejov sa na neho nanášajú chemikálie

podľa návodu. Podľa výsledných sfarbení sa usudzuje na prítomnosť častíc

výbušnín či drog . Treba poznamenať, že chemické súpravy obsahujú i žieraviny

a majú obmedzenú dobu skladovania. Ich veľkou výhodou je nízka nákupná

cena. Nevýhodou nízka citlivosť a selektívnosť.

Tenkovrstvová chromatografia je detekčná metóda založená na

rôznom postupe jednotlivých druhov molekúl analyzovanej látky

chromatografickým prúžkom. Aj keď je, ako ďalej uvidíme, prípadná pozitívna

detekcia signalizovaná príslušným sfarbením koncového detekčného elementu

chemickou reakciou, nie je to klasická chemická metóda, pretože hlavná časť

detekcie prebieha (fyzikálno-chemicky) ešte pred týmto prípadným sfarbením.

Page 15: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1515

Možným prevedením tenkovrstvovej chromatografie sú stierky-detektory

jednorázového použitia, veľkosti ceruzky, štyroch druhov, z ktorých každý vždy

preukáže pripadnú prítomnosť príslušného druhu drogy (kokaín, opiáty, konope,

amphetamíny). Povrch prehliadaného objektu sa otrie stieracou časťou detektoru,

na ktorej sa zachytia prípadné čiastočky drogy. Analýza potom trvá okolo 2

minút.

Poznámka: Tieto stierky možno využiť i dopravnou políciou pre

orientačnú skúšku, či kontrolovaná osoba (vodič) nie je pod vplyvom drog. Vzorka

sa odoberá oterom o spotenú časť tela a ak sú v pote obsiahnuté stopy danej

drogy, okienko sa po chvíli sfarbí. K chybe dochádza len vtedy, pokiaľ sa stopy

drogy ešte nestačili dostať do potu alebo naopak pokiaľ sa daná osoba dlho

neumývala a v zaschnutom pote sú stále ešte stopy drog. Podobný prostriedok

odoberá vzorky sa realizuje zo slín pomocou lízatka alebo tyčinky s kúskom

polyuretánu na konci. (www.avitarinc.com)

Page 16: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1616

Tiež nájdenie ukrytých drog môže byť zložitá úloha, a to aj keď sú v jasne

identifikovateľnej forme. Ich nájdenie môže byť ďaleko ťažšie, pokiaľ sa

nachádzajú v menej identifikovateľnej forme - zmiešané s inými látkami, ako

plasty, rozpúšťadlá, poľnohospodárske výrobky a inými neškodne sa javiacimi

objektmi. Takáto zmes môže potom byť vytvarovaná do podoby sanitárnej

keramiky a pod. Alebo napríklad kokaín je ľahko rozpustný v olejoch, alkohole,

niektorých riedidlách, terpentíne, olivovom oleji, acetóne a asi 2% rozpustný v

rope. Práve tu vystupuje do popredia nevyhnutnosť vyspelých detektorov

stopových častíc.

Page 17: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1717

Nie vždy je pri detekcii výbušnín potrebný ručný odber vzoriek.

Existujú aj detektory stopových častíc výbušnín s automatizovanou

prevádzkou. Prvý typ je pásový, tunelový pre batožiny a druhý priechodný,

väčšinou tunelový pre osoby. V oboch prípadoch sa skúmaný objekt

(batožina alebo osoba) musí na niekoľko sekúnd zastaviť v kontrolovanom

priestore a je ofukovaný prúdom teplého vzduchu, ktorý je potom nasávaný a

analyzovaný. Pokiaľ predpokladáme prchavé druhy výbušnín, sú výhody tejto

automatickej detekcie stopových častíc zrejmé, problémom však zostanú

plastické výbušniny.

Page 18: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1818

Výnimkou je vzácnejší postup prehliadky batožiny nakladanej do

nákladných priestorov lietadiel. Batožina sa uzavrie do vzduchotesnej komory,

z ktorej sa potom odčerpáva vzduch. Podtlak môže spôsobiť predčasnú

iniciáciu niektorých nástražných výbušných systémov už na zemi a odčerpaný

vzduch poskytuje najmä ku koncu čerpania vyššiu pravdepodobnosť výskytu

častíc výbušniny z vnútrajšku batožiny.

Automatizovaná detekcia stopových častíc u batožiny sa neujala,

pretože v tomto prípade je k dispozícii viacero iných spoľahlivejších princípov

automatickej detekcie. Vyspelé röntgeny ale, ako uvidíme ďalej, aj jadrová

kvadropólová rezonancia a pod.

Page 19: Detektory rádioaktívneho žiarenia

1919

U batožiny sa prakticky používa len spoľahlivý starostlivý ručný

odber vzorky oterom (prípadne s nasávaním). Z kapacitných dôvodov len u

obmedzeného počtu batožiny, ktorá bola predtým inou metódou, obyčajne

röntgenom, vytipovaná ako podozrivá.

Pre prehliadku osôb však v súčasnej dobe nie je k dispozícii iný

princíp, určujúci, hoci s určitou pravdepodobnosťou, prítomnosť výbušniny.

Automatická detekcia môže byť v diskrétnom prevedení - prúd teplého

vzduchu v medzidvernom vstupe, ralizovaná na základe princípov :

Page 20: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2020

- elektrónového záchytu : Tá sa používa len pre detekciu výbušnín a

vzhľadom k minimálnej selektívnosti (rozlišovaniu druhov látok), musí byť

doplnená o nejaký princíp predselekcie (napr. predselekcia polopriepustnou

membránou) alebo predkoncentrácia (napr. predkoncentrácia absorpcií na

špeciálnom povrchu) hľadaných častíc,

- plynová chromatografia : (u detektorov stopových častíc skôr duálna

plynová chromatografia) je tak účinná, že sa tento pojem stáva súčasťou názvu

detektorov.

- spektrometria pohyblivosti iontov : Asi najperspektívnejšou metódou.

Je to metóda dostatočne citlivá, selektívna, rýchla a umožňuje stavbu aj

ručných prístrojov.

- hmotnostná spektrometria : Aj na tomto princípe existujú

detektory výbušnín a drog pre bezpečnostné prehliadky. Sú to však prístroje

rozmerné, hmotné, so značnou spotrebou elektrickej energie a predovšetkým

drahé.

Page 21: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2121

Jadrová kvadropólová rezonancia pre detekciu

výbušnín a drog

Pomocou tejto metódy môžeme prostredníctvom

elektromagnetických polí v oblasti rádiových vĺn zisťovať zastúpenie niektorých

atómových jadier nachádzajúcich sa v daných chemických väzbách v

skúmanom priestore. Nejedná sa o jadrovú reakciu - reakciu, pri ktorej by

dochádzalo k zmenám zložení jadra. A to bez ohľadu na ich priestorové

rozloženie v tomto priestore. Pre policajno-bezpečnostné účely sa vyhľadávajú

jadrá dusíka nachádzajúce sa v chemických väzbách napríklad pentritu,

hexogénu, kokaínu a pod. Používajú sa pásové tunelové prevedenia pre

prehliadku batožiny. Prevedenia pre prehliadku osôb alebo pre vyhľadávanie

mín v teréne sú vo vývoji.

Page 22: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2222

Jadrová kvadropólová rezonancia sa uvádza ako forma technológie

jadrovej magnetickej rezonancie známej napríklad z medicíny. Na rozdiel od nej

sa ale kvadropólová rezonancia zaobíde bez silného magnetického poľa, ktoré

by mohlo poškodiť niektoré predmety v kontrolovanej batožine. A i v ďalších

veciach je dosť odlišná.

Pri jadrovej kvadropólovej rezonancii vyšle vysielač do priestoru

batožiny zložitý impulz rádiových vín nízkej intenzity. Pôvodná kľudová

orientácia osí rotácie atómových jadier skúmaných látok je týmto impulzom

narušená. Ako sa jadrá nasledovne snažia samé seba spätne zrovnať,

produkujú okolo seba svoj vlastný charakteristický rádiový signál, ako ozvenu

typickú vždy pre daný druh látky. Tento signál je zachytávaný prijímačom a

bezprostredne analyzovaný počítačom. Prístroj zväčša pátra po atóme dusíka

N14, ktorý sa nachádza vo výbušninách či drogách

Page 23: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2323

Vplyvom prostredia susedných atómov dochádza k miernemu posunu

rezonančnej frekvencie. Veľkosť tohto posunu závisí na type prostredia,

môžeme z neho usudzovať na typ molekuly a teda aj typ látky - ak sa jedná o

PETN, RDX, základ kokaínu atď. QR je metódou vysoko špecifickou, pretože

citlivosť závisí na tvare molekúl. Môže detekovať látku kdekoľvek v batožine,

bez ohľadu na orientáciu a rozloženie. Droga môže byť rozmiešaná v zmesi,

výbušnina vytvarovaná do tenkých plastov a pod. Rozhodujúci je celkový počet

záujmových molekúl v batožine.

V súčasnosti sa používajú pásové tunelové prevedenia prístrojov s QR pre

prehliadku batožiny a zásielok. Obsluha nemusí analyzovať žiadny obrazový či

zvukový signál, je priamo oboznámená s tým, či je skúmaný predmet v

poriadku či obsahuje výbušniny alebo drogy. Analýzou, trvajúcou priemerne 5

sekúnd, sa nepoškodzujú magnetické médiá, ako počítačové disky a pod.

Page 24: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2424

U detektorov QR výrobca udáva viac ako 99% pravdepodobnosť

detekcie hľadanej zlúčeniny a menšiu ako 1% pravdepodobnosť falošnej

detekcie. Kombinácia QR rezonancie a röntgenu pri jednej prehliadke je

ideálna. Pomocou QR sa totiž samozrejme nedajú vyhľadávať kovy. Na druhú

stranu, röntgenu môže zase uniknúť výbušnina v malom množstve alebo vo

forme tenkého plátu. U väčšej batožiny, pri ktorej sa dá predpokladať veľké

množstvo kovových predmetov, môžu tieto kovy samozrejme vadiť šíreniu

rádiových signálov. Pri takom tienení sa musia pomocou integrovaného

röntgenu vyhľadávať nielen zbrane a pod., ale i výbušniny a drogy.

Veľkú budúcnosť má prostriedok s QR vyvíjaný pre prehliadku osôb.

Mal by to byť prostriedok značne spoľahlivý a pritom s automatizovanou

prevádzkou.

Page 25: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2525

Použitie milivízie pre detekciu zbraní,

výbušnín a drog

Milivízia (www.mitlivision.com) umožňuje detekovať u osôb i pod

niekoľkými vrstvami odevu ukryté zbrane kovové i nekovové, výbušniny,

drogy a rôzny kontraband a to na základe dvojrozmerného snímania

milimetrového elektromagnetického žiarenia emitovaného ľudským telom a

vytvorenie zodpovedajúceho obrazu na TV monitore (LCD displeje).

Predmety ukryté pod odevom absorbujú (a odrážajú) toto žiarenie a tak ich

obsluha môže na monitore detekovať ako tmavšiu oblasť zodpovedajúcich

obrysov, podobne ako na röntgenovom obraze. Pre prehliadku osôb budú

pravdepodobne slúžiť „prechádzajúce rámy“ prípadne ručné detektory.

Page 26: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2626

Obr. 4.13 Pohľad na osobu vo viditeľnom pásme (vľavo) a milimetrovom pásme (vpravo) elektromagnetického žiarenia (Horná pištoľ je klasická kovová, dolná keramická)

Page 27: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2727

S kontrolou batožiny je to relatívne ľahké. Základom ich

bezpečnostnej prehliadky sú röntgeny, ktoré sa však vďaka odporu

verejnosti pre prehliadku osôb príliš nepresadzujú. Detektory kovov zase

neohlásia špeciálne keramické zbrane, výbušniny, drogy a ďalšie druhy

kontrabandu. Detektory stopového množstva častíc výbušnín a drog, s

odberom vzoriek nasávaním okolitých pár či skôr oterom z povrchu odevu,

sú síce výborné, avšak zbrane a niektoré iné druhy kontrabandu neodhalia a

pre maximálnu istotu je aj tak ideálne kombinovať ich s inými prístrojmi aj pri

detekcii výbušnín či drog. Prostriedkom, ktorý by mohol bezpečnostnú

prehliadku osôb výrazne kvalitatívne pozdvihnúť, sa môže stať práve

milivízia.

Page 28: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2828

Možnosti detekcie a maskovania

Pretože milivízia sníma teplotné žiarenie nielen ľudského tela,

bude výsledný kontrast samozrejme závislý i na teplote okolia, napríklad

miestnosti, v ktorej vykonávame prehliadku. Ďalej záleží na priepustnosti a

odrazovosti skrytej zbrane, výbušniny či nejakého kontrabandu a na

veľkosti následného útlmu odevom. Zabalenie kontrabandu do nejakého

absorpčného materiálu síce zakryje tvary kontrabandu, ale na mílivíznom

obraze bude tmavšia škvrna. Dokonca i pokus o ukrytie zbrane do podpažia

či medzi nohy má za následok rozpoznateľné narušenie normálneho

teplotného rozloženia tela. Predmet ukrytý v nejakej telovej dutine by však

pravdepodobne zaregistrovaný nebol.

Page 29: Detektory rádioaktívneho žiarenia

2929

Poznámka: Okrem toho sa vyvíja i milivízna kamera s motorickou

hlavou pre pozorovanie okolia napríklad z policajných vozidiel, aby policajti

vedeli, kto z okoloidúcich má pod odevom ukrytú zbraň či iné predmety.

Vyvíjaná milivízna pozorovacia kamera poskytuje obraz v reálnom čase (30

obrázkov za sekundu), skladajúci sa z 128x192 pixelov s rozlíšením 12x12 mm

a zorným poľom 1,6x2,4 m na vzdialenosť 4 m. Ďalšou verziou je aktívny

systém pre pozorovanie cez stenu toľko potrebný pre špeciálne policajné

zásahové jednotky. Taký systém sa využije napríklad, keď sa budú ozbrojení

kriminálnici skrývať v uzavretom priestore, najmä pokiaľ budú mať

rukojemníkov. Policajná jednotka potom môže dopredu pozorovať

rozmiestnenie nábytku vo vnútri miestností a rozmiestnenie a činnosť osôb a

detekovať niektoré zbrane, najmä v rukách ľudí.

Page 30: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3030

Je to možné, pretože väčšina stavebných materiálov síce tlmí, ale nerozptyľuje

milimetrové vlny. Použitie pasívneho systému však už možné nie je. Útlm

väčšiny stien, podláh či stropov je totiž už tak vysoký, že milimetrové žiarenie

emitované ľudským telom je už príliš slabé na to, aby po prejdení nimi bolo

upotrebiteľné väčšie než žiarenie okolité. Naviac by neboli vidieť neživé

predmety v dotyčnom uzavretom priestore, ktoré by práve v daný čas neboli

presvecované žiarením z niektorého ľudského tela. Preto je v tejto aplikácii

potrebné naviac použiť zdroj milimetrových vín, ktorý (cez stenu) ožiari daný

uzavretý priestor dostatočne silným milimetrovým žiarením. Odrazená energia

potom bude zobrazovaná vlastnou milivíznou kamerou. Kvôli odrazom v stene

musí byť naviac kamera a zdroj oddelené.

Page 31: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3131

Niektoré ďalšie metódy pre bezpečnostné

prehliadky

Základom bezpečnostnej prehliadky neživých predmetov by ma byť

röntgen. Nie vždy je to však z cenových dôvodov možné, najmä čo sa týka

obrích röntgenov pre prehliadku kamiónov, nákladných kontajnerov i osobných

áut. Naviac sa jedná o veľké a zložité objekty a analýza ich röntgenového

obrazu môže byť komplikovaná. Preto je potrebné, najmä u colníkov, mať k

dispozícii i rôzne, väčšinou ručné pomocné prostriedky pre prehliadku výplní

neprístupných miest. Experimentovanie a vývoj sú nekonečné, a tak sa

môžeme občas stretnúť i s prístrojmi založenými na fyzikálnych princípoch

nižšie neuvedenými, ako napríklad s detektorom zvýšeného obsahu kysličníka

uhličitého CO2, vydychovaného osobami ukrytými v kamióne a pod.

Page 32: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3232

Ručné zrkadlá a zrkadielka sa používajú predovšetkým pre kontrolu

spodných, neprístupných častí motorových vozidiel či iných neprístupných

miest. Tieto jednoduché, ale praktické pomôcky majú obyčajne tri hlavné

časti: Vlastné zrkadlo, teleskopickú rukoväť a batériami napájaný svetelný

zdroj. U menších zrkadielok slúži ako osvetľovací zdroj svetlo pevne

spojené s rukoväťou v mieste držania. Pozorované miesto teda osvetľuje

cez zrkadlo. U väčších zrkadiel slúži ako osvetľovací zdroj svetlo

umiestnené v kryte vedľa zrkadla. Pozorované miesto teda osvetľuje

priamo.

Page 33: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3333

Endoskopy, známe tiež z lekárstva a strojného a stavebného

inžinierstva, sa používajú tiež na prehliadku neprístupných vnútorných dutín

kontrolovaných objektov. Stačí i dlhá štrbina priemeru niekedy až slabých 0,6

mm. Endoskopy sú dlhé, tenké, často ohybné, húževnaté a vodotesné trubice

obsahujúce väčšinou tri zväzky optických vlákien, jeden obrazový a dva

svetlovodivé. Tieto zväzky sú na detekčnej strane zakončené objektívom

tvoreným tromi miniatúrnymi šošovkami, pre každý zväzok jedna. Na

zobrazovacej stene je okulár (alebo CCD kamera), osvetľovací zdroj a

prípadné mechanické diaľkové ovládanie natáčania detekčného konca. Svetlo

zo zdroja sa šíri dvomi svetlovodivými zväzkami a príslušnými šošovkami a

osvetľuje pozorovaný priestor. Časť svetla odrazeného od povrchu

pozorovaného priestoru dopadá na šošovku a vstupuje do obrazového

zväzku, ktorý býva tvorený rádovo 30 000 optickými vláknami, ktoré musia

byť usporiadané.

Page 34: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3434

To znamená, že poloha jednotlivého optického vlákna na výstupe musí

zodpovedať jeho polohe na vstupe, pretože každé optické vlákno vlastne

prenáša jeden obrazový bod. Na konci obrazového zväzku je svetlo opticky

prevádzané na obraz pozorovateľný ľudským okom (či snímateľný CCD

kamerou). Okrem využitia v rámci operatívnej techniky alebo u pyrotechnikov sú

endoskopy využívané colníkmi pre prehliadku neprístupných miest, ako

vnútrajšku palivových nádrží a pod.

Obr. 4.14 Endoskopy pre prezeranie ťažko dostupných miest

Page 35: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3535

Stetoskopy sú všeobecne známe skôr ako lekárske fonendoskopy -

prístroje k počúvaniu odoziev a šelestov alebo ako bezpečnostné

fonendoskopy ku skrytému počúvaniu. Dnešné bezpečnostné stetoskopy

sú veľmi citlivé elektronické prístroje k detekcii mechanických, ale i

elektronických časovacích systémov. Mávajú kontaktné i bezkontaktné

senzory. Prvý z nich sníma pomocou citlivého mikrofónu mechanické kmity,

zvuky, z kontrolovaného objektu. Druhý menovaný je aktívny - pracuje na

dopplerovom princípe. Z vyššie uvedeného vyplýva, že sa jedná o prístroje

určené predovšetkým pyrotechnikom a pre bežnú kontrolu nemajú veľký

význam.

Page 36: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3636

Ultrazvukové testery pneumatík a nádrží sa používajú pre detekciu

úkrytových priestorov a kontrabandu v palivových nádržiach (včítane nádrží na

skvapalnený plyn) a pneumatikách automobilov. K stene (či dnu) nádrže alebo

pneumatiky sa priloží čidlo. To vyšle ultrazvukový impulz. Ultrazvukové vlny sa

šíria kovmi, kvapalinou, gumou i vzduchom priamo, ale na ich vzájomnom

rozhraní sa odrážajú. Krátky ultrazvukový impulz vyslaný sondou sa teda

odráža od rozhrania a dopadá späť na sondu. Časový odstup medzi vyslaným

a prijatým signálom zodpovedá vzdialenosti, ktorú prešiel ultrazvukový impulz.

Page 37: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3737

Mikrovlnný detektor slúži k vyhľadávaniu výbušnín, zbraní, drog a iného

kontrabandu ukrytých v mnohých druhoch materiálov (samozrejme

nekovových) na základe detekcie anomálií v týchto úkrytových materiáloch, ako

výrobkov z dreva, betónu, ropy a pod. Môže tiež v istej miere identifikovať

kvapaliny vo fľašiach. Pretože je to prístroj vhodný skôr pre colníkov

nevýhodou je, že mikrovlny vôbec neprechádzajú kovmi.

Page 38: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3838

Gama-detektory sú malé ručné prístroje určené pre detekciu ukrytých

materiálov, ako výbušniny, drogy a iný kontraband s vyšším obsahom

atómov nižšieho protónového čísla, vo dverách automobilov, ich prahoch, v

stenách prepravných kontajnerov a skriňových nadstavieb nákladných a

obytných automobilov, v pneumatikách a iných neprístupných priestoroch.

Týmto prístrojom sa prechádza po povrchu kontrolovaného objektu (napr.

dverách automobilu). Prístroj vysiela do kontrolovaného priestoru gama-

žiarenie. Pokiaľ sa v blízkosti nachádza väčšie množstvo látky s nižším

priemerným protónovým číslom (balíček drogy), dochádza k silnejšiemu

spätnému (Comptonovému) rozptylu žiarenia. To je detekované a

znázornené vyšším tónom či vyššou hodnotou na displeji. Optimálny dosah

býva zhruba do hĺbky 10 cm až 18 cm.

Page 39: Detektory rádioaktívneho žiarenia

3939

Obr. 3.15 Vyhľadávanie drog ručným gama detektorom

Poznámka : V rámci detektorov stopových častíc je vhodné sa zmieniť aj o

služobných psoch vycvičených pre vyhľadávanie buď výbušnín alebo drog (nie

pre oboje zároveň). Psy sú v súčasnej dobe nenahraditeľné pre bezpečnostné

prehliadky rozsiahlych priestorov. Avšak pre nami rozoberané bezpečnostné

prehliadky väčšieho počtu osôb a predmetov prechádzajúcich stanoviskom

kontroly sú jednoznačne lepšie detektory stopových častíc.

Page 40: Detektory rádioaktívneho žiarenia

4040

Kombinácia metód pri bezpečnostnej prehliadke

Z popisovaných fyzikálnych princípov a vlastností detekčnej techniky je

zrejmé, že len jedna technická metóda je síce lepšia ako nič, nie je však

zďaleka dostačujúca, najmä pokiaľ ide o náročné vyhľadávanie výbušnín v

batožine či balíkoch. Pri použití len jednej metódy pre prehliadku predmetov (či

osôb) je vždy veľké percento falošných poplachov a nezanedbateľná

pravdepodobnosť prejdenia výbušniny, zbrane či drogy. Až kombináciou

niekoľkých metód sa vytvára solídne stanovisko bezpečnostnej

prehliadky. A pretože niektoré detektory, napríklad detektory stopových častíc,

nemajú dostačujúcu rýchlosť vybavenia, býva v praxi prehliadka

viacstupňová. To znamená, že všetky kontrolované objekty podstupujú prvý

stupeň prehliadky.

Page 41: Detektory rádioaktívneho žiarenia

4141

Prostriedky na zisťovanie osôb

Na zisťovanie osôb sa používajú viaceré druhy technických

prostriedkov, napríklad meraním kysličníka uhličitého, ktorý je vydychovaný

živými tvormi, prehliadaním objektov termokamerou a iným spôsobom.

V ostatnom období bol vyvinutý nový systém na lokalizáciu osôb s

vyspelou technológiou, ktorý detekuje a vyhodnocuje malé mechanické

pohyby. Tento systém pracuje na princípe elektromagnetických vĺn, ktoré

prenikajú aj cez prekážky. Anténa vysiela radarové vlny, ktoré BioRadar

opäť prijíma a vyhodnocuje. Zisťuje všetky pohyby tela a taktiež aj pohyby,

ktoré sú vyvolané dýchaním a činnosťou srdca.

Page 42: Detektory rádioaktívneho žiarenia

4242

Analýzou prijatých signálov možno ihneď s vysokou pravdepodobnosťou

zistiť prítomnosť živých tvorov vo vyžarovacom kuželi antény. Tento prístroj môže

detekovať cez dielektrické materiály, ako napríklad bežné tehlové alebo

murované steny, vrstvy piesku, štrku, zeminy snehu až do hrúbky niekoľkých

metrov. Jediným predpokladom pre správnu funkciu systému je, aby sa medzi

anténou a hľadaným objektom nenachádzalo uzatvorené vodivé tienenie. Kovové

časti (armovanie v betóne) spôsobujú pokles citlivosti. Výsledok vyhľadávania je

možné rýchlo upresniť analýzou pomocou počítača. V rámci činnosti je možné

tento systém využiť najmä v nasledovných oblastiach nasadenia:

pátranie po postihnutých (zasypaných) osobách po katastrofách,

detekovanie osôb v budovách zvonka (ochrana objektov),

preskúmanie pohybu v podzemných nekovových kanáloch, prípadne

dutinách,

zisťovanie prítomnosti osôb v osobných a nákladných motorových vozidlách.

Page 43: Detektory rádioaktívneho žiarenia

4343

V závislosti od výberu použitej antény môže systém nielen detekovať osoby,

ale aj určiť miesto, kde sa osoby nachádzajú. Antény môžu byť kombinované

a k jednému počítaču je možné pripojiť až 5 antén. Pri umiestnení a

nasmerovaní antény je potrebné poznať typ kontrolovaného vozidla z toho

dôvodu, že vysielané vlny neprechádzajú cez vodivý materiál. Na základe

tohto poznania je potrebné na kontrolovanom vozidle nájsť nevodivý materiál

(plastickú hmotu napr. kryt zadných skupinových svetiel, drevo - napr. podlaha

nákladných vozidiel). Aby bolo možné vykonať kontrolné meranie, potrebné je,

aby kontrolovaný doklad mal minimálne rozmery 10 x 10 cm. Celý systém sa

dodáva v kufríku, ktorý je súčasne aj tzv. centrálnym pracoviskom.