Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 42

Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków PowerPoint PPT Presentation


  • 96 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków. Mikołaj Siergiejew Zakład Fizyki Ciała Stałego, IF USz. Wstęp.

Download Presentation

Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w

Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków

Mikołaj Siergiejew

Zakład Fizyki Ciała Stałego, IF USz


Wst p

Wstęp

Po pamiętnych atakach terrorystycznych, które zdarzyły się w ostatnich latach na całym świecie, znów wzrosło zainteresowanie poszukiwaniem nowych fizycznych metod do wykrywania materiałów wybuchowych ukrytych

1. w bagażu podręcznym;

2. w przesyłkach pocztowych;

3. w ubraniu pasażerów itp.


Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w

Aktualnymi pozostają również zagadnienia, związane z wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach niemetalicznych.Szacuje się, że obecnie ponad 150 mln takich min pozostało w różnych rejonach świata, co powoduje, że rocznie ginie ponad kilkadziesiąt osób (głównie dzieci).


Przyk ady min przeciwpiechotnych

Przykłady min przeciwpiechotnych

Masa – 200 g ÷ 10 kg

Masa wybuchowego materiału - 10 g ÷ 500 g

Wybuch następuje przy nacisku albo pociągnięciu za sznurek – 1,5 kg ÷ 25 kg


Niekt re wybuchowe materia y

Niektóre wybuchowe materiały

Trotyl

Heksogen

C3H6N3(NO2)3

C7H5(NO2)3


Wzory chemiczne niekt rych narkotyk w

Wzory chemiczne niektórych narkotyków

Kokaina

Heroina

C21H22NO5

C17H21NO4


Metody wykrywania

Metody wykrywania

  • Promieniowanie jonizujące: gamma, alfa, beta, neutrony. Najszersze zastosowanie uzyskała metoda aktywacji neutronami termicznymi (TNA)

  • 14N + n15N*15N +  (10.08 MeV)

  • Jednak ta metoda wymaga bardzo kosztownej

  • aparatury jądrowej i wymaga dość dużo czasu.


Metody wykrywania1

Metody wykrywania

2. Metody oparte na analizie obecności śladowych ilości pewnych substancji w oparach wydzielanych przez narkotyki i materiały wybuchowe.

Te metody są dobre do wykrycia „starych” narkotyków i materiałów wybuchowych (dynamit). Nowoczesne narkotyki i plastyczne materiały wybuchowe nie wydzielają takich substancji w wystarczającym stężeniu.


Metody wykrywania2

Metody wykrywania

  • 3. Metody radiospektroskopowe :

  • Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

  • Magnetyczny Rezonans Kwadrupolowy (NQR )

  • Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny (EPR)


Podstawy radiospektroskopii

Podstawy radiospektroskopii


Podstawy radiospektroskopii1

Podstawy radiospektroskopii


W a ciwo ci magnetyczne j der wchodz cych w sk ad wm i n

Właściwości magnetyczne jąderwchodzących w skład WM i N


Nmr i epr metody

NMR i EPR metody

  • NMR 1H nie jest dość informacyjną metodą ,

  • ponieważ jądra 1H istnieją prawie „wszędzie”.

  • 2. NMR 14N wymaga wykorzystania dość

  • wysokiego i jednorodnego pola magnetycznego.

  • 3. EPR na paramagnetycznych centrach

  • jest mało informacyjny. Oprócz tego centra

  • paramagnetycznie również są wszędzie (nawet

  • w zabawkach, kosmetykach itd.)


J dro 14 n

Jądro 14N


Poziomy energetyczne 14 n

Poziomy energetyczne 14N

m = + 1

0

m = - 1

–

+

m = 0

0 = (3eQq/2h)

 =(3eQq/4h)(1/3)


Trudno ci w obserwacji nqr j der 14 n

Trudności w obserwacji NQR jąder 14N

Energia absorbowana

Częstości rezonansowe NQR ±, 0 jąder

azotu 14N grup NO2 są < 1 MHz. Częstość

NMR protonów (1H)  100 MHz, a zatem sygnał NQR 14N ma amplitudę w ~ 10000 razy mniejszą niż sygnał NMR 1H.


Podw jny rezonans

Podwójny rezonans

Jądra 1H

Jądra 14N

  • Zmniejsza się temperatura spinowa jąder 1H.

  • 2. Temperatura spinowa jąder 14N zwiększa się.

  • 3. Cieplny kontakt między jądrami 1H i 14N pro-

  • wadzi do wyrównania spinowych temperatur.

  • 4. Rejestrują się zmiany w sygnale jąder 1H.


Temperatura spinowa

Temperatura spinowa

n-

n-

n+

n+


Metody zmiany t s

Metody zmiany TS

n-

n-

n+

n+


Metody zmiany t s1

Metody zmiany TS

n-

n-

n+

n+

Adiabatyczne zmiany pola


Metody zmiany t s2

Metody zmiany TS

Sekwencja ujarzmiająca spiny – spin locking

90X

t > T2

B1Y


Cieplny kontakt 1 h 14 n

Cieplny kontakt 1H – 14N

TIS

Jądra 1H (A)

Jądra 14N (B)

Warunek Hartmanna- Hahna


Cieplny kontakt 1 h 14 n1

Cieplny kontakt 1H – 14N

Warunek Hartmanna- Hahna

EA = EB

flip-flop term – ( IA+IB- + IB-IA+)


Podw jny spin echo rezonans

Podwójny spin-echo rezonans

Jądra A – protony (1H), jądra B – jądra 14N

Gdy częstość B pokrywa

się z rezonansową częstością jąder B, maleje

amplituda echa jąder A.

Metoda ta jest efektywna

w przypadku silnego sprężenia dipolowego jąder A i B.


Podw jny nmr nqr w uk adzie laboratoryjnym

Podwójny NMR - NQR w układzielaboratoryjnym


Podw jny nmr nqr w wiruj cym uk adzie

Podwójny NMR-NQR w wirującym układzie


Widmo 14 n kokainy

Widmo 14N kokainy


Widmo 14 n kodeiny

Widmo 14N kodeiny


Widmo 14 n heksogenu

Widmo 14N heksogenu


Impulsowa sekwencja rejestracji czterech wm

Impulsowa sekwencja rejestracji czterech WM


Widma nqr 14 n

Widma NQR 14N


Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w

Rysunek z http://www.staff.amu.edu.pl/~zsjrk/research.html


Zale no nat enia sygna u nqr od l

Zależność natężenia sygnału NQR od l

 = B

l

cewka


Sekwencje impulsowe a widma dwuwymiarowe nqr 14 n

Sekwencje impulsowe a widma dwuwymiarowe NQR 14N


Widmo dwuwymiarowe nqr 14 n heksogenu

Widmo dwuwymiarowe NQR 14N heksogenu


Podsumowanie

Podsumowanie

1. Stosowanie różnych metod podwójnego rezonansu daje możliwość wykryć w bagażu podręcznym, w przesyłkach pocztowych, w ubraniu pasażerów itp. wybuchowe materiały oraz narkotyki masą rzędu 10 g w ciągu czasu około 10 s.

2. Stosowanie metod rejestracji NQR na odległości daje możliwość wykryć z prawdopodobieństwem 0.97 na polu o powierzchni 1 m2 w ciągu 10 s wybuchowy materiał o wadze > 10 g, który znajduje się na odległość  25 cm od cewki rejestracyjnej .


Podsumowanie1

Podsumowanie

3. Obecnie szereg firm produkuje urządzenia do wykrycia wybuchowych materiałów i narkotyków pracujących na podstawie rezonansu magnetycznego.

Na przykład firma Quantum Magnetics (USA) produkuje urządzenie do wykrycia narkotyków w zamrożonych przetworach z ryb. Objętość cewki w tym urządzeniu wynosi 170 litrów !

Są również urządzenia do wykrycia min przeciwpiechotnych na odległości do 20 cm od powierzchni ziemi. Niestety dostęp do informacji o tej produkcji jest silnie ograniczony.


Na ka dy wynalazek jest

Na każdy wynalazek jest ...


Literatura

Literatura

  • V.S.Grechishkin et al.(zespół z Kaliningradu) . UFN (Postępy nauk fizycznych) 167 (1997); 166 (1996)

  • 2. J.Nogaj et al. Zespół z zakładu kwadrupolowego rezonansu Instytutu Fizyki, UAM, Poland

  • 3. I.A.Safin, D.Ja.Osokin, Zespół z Instytutu fizyko-technicznego AN, Kazań.

  • 4. S.P.Gabuda, Yu.Kriger et al., Zespół z Instytutu chemii nieorganicznej AN, Novosibirsk

  • N.A.Sergeev, A.V.Yatcenko,

  • A.V.Sapiga, et al., Raporty z badań statutowych 1981-1989 - Uniwersytet Simferopolski.


Skro na relaksacja 14 n 1 h

Skrośna relaksacja 14N – 1H

T1

H = N


Wspomnienia

Wspomnienia

1981 - 1989


  • Login