Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w
Download
1 / 42

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


  • 123 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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków ' - anja


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 materiałów wybuchowych i narkotyków

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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

Trotyl

Heksogen

C3H6N3(NO2)3

C7H5(NO2)3


Wzory chemiczne niekt rych narkotyk w
Wzory chemiczne niektórych narkotyków wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

Kokaina

Heroina

C21H22NO5

C17H21NO4


Metody wykrywania
Metody wykrywania wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

  • 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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

  • 3. Metody radiospektroskopowe :

  • Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

  • Magnetyczny Rezonans Kwadrupolowy (NQR )

  • Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny (EPR)


Podstawy radiospektroskopii
Podstawy radiospektroskopii wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach


Podstawy radiospektroskopii1
Podstawy radiospektroskopii wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach


W a ciwo ci magnetyczne j der wchodz cych w sk ad wm i n
Właściwości magnetyczne jąder wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach wchodzących w skład WM i N


Nmr i epr metody
NMR i EPR metody wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

  • 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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N


Poziomy energetyczne 14 n
Poziomy energetyczne wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

n-

n-

n+

n+


Metody zmiany t s
Metody zmiany T wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach S

n-

n-

n+

n+


Metody zmiany t s1
Metody zmiany T wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach S

n-

n-

n+

n+

Adiabatyczne zmiany pola


Metody zmiany t s2
Metody zmiany T wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach S

Sekwencja ujarzmiająca spiny – spin locking

90X

t > T2

B1Y


Cieplny kontakt 1 h 14 n
Cieplny kontakt wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 1H – 14N

TIS

Jądra 1H (A)

Jądra 14N (B)

Warunek Hartmanna- Hahna


Cieplny kontakt 1 h 14 n1
Cieplny kontakt wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 1H – 14N

Warunek Hartmanna- Hahna

EA = EB

flip-flop term – ( IA+IB- + IB-IA+)


Podw jny spin echo rezonans
Podwójny spin-echo rezonans wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 układzie wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach laboratoryjnym


Podw jny nmr nqr w wiruj cym uk adzie
Podwójny NMR-NQR w wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach wirującym układzie


Widmo 14 n kokainy
Widmo wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N kokainy


Widmo 14 n kodeiny
Widmo wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N kodeiny


Widmo 14 n heksogenu
Widmo wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N heksogenu


Impulsowa sekwencja rejestracji czterech wm
Impulsowa sekwencja rejestracji czterech WM wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach


Widma nqr 14 n
Widma NQR wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N


Zastosowanie magnetycznego rezonansu do wykrywania materia w wybuchowych i narkotyk w

Rysunek z wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach http://www.staff.amu.edu.pl/~zsjrk/research.html


Zale no nat enia sygna u nqr od l
Zależność natężenia sygnału NQR od wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach l

 = B

l

cewka


Sekwencje impulsowe a widma dwuwymiarowe nqr 14 n
Sekwencje impulsowe a widma dwuwymiarowe NQR wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N


Widmo dwuwymiarowe nqr 14 n heksogenu
Widmo dwuwymiarowe NQR wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N heksogenu


Podsumowanie
Podsumowanie wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

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 ... wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach


Literatura
Literatura wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

  • 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 wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach 14N – 1H

T1

H = N


Wspomnienia
Wspomnienia wykrywaniem narkotyków oraz min przeciwpiechotnych w obudowach

1981 - 1989


ad
  • Login