孫立海¹ ,劉宗田² ,梁秋祥³,崔峻華⁴

（1.遼寧隆燁爆破有限公司，遼寧 撫順  113217；2.撫順隆燁化工有限公司，遼寧 撫順  113217；3.陸軍研究院工程設(shè)計研究所，遼寧 沈陽  110000；4.遼寧省公安廳治安管理總隊，遼寧 沈陽 110032）

摘  要：本文從世界爆炸恐怖襲擊頻發(fā)的現(xiàn)狀入手，分析了恐怖爆炸物的組成、特點(diǎn)，并進(jìn)行了多種方式的分類，通過對國內(nèi)外爆炸物探測方式的對比試驗(yàn)，得出綜合探測恐怖爆炸物是保證較高發(fā)現(xiàn)率的最佳探測方式，為提高國內(nèi)防范恐怖爆炸襲擊能力，研制開發(fā)電四極矩原理的炸藥探測器的必要性。

關(guān)鍵詞：恐怖；爆炸物；探測；核電四極矩

1  爆炸恐怖活動的產(chǎn)生和發(fā)展

當(dāng)今世界，爆炸恐怖事件頻發(fā)，2018年5月印尼泅水多起爆炸襲擊事件，再次敲響了反爆炸恐怖的警鐘。如何應(yīng)對日益猖狂的極端分子的爆炸恐怖襲擊，提高防范能力和水平，營造和諧社會氛圍，是我國乃至世界共同關(guān)注的問題。從20世紀(jì)60年代起，各種名目繁多的恐怖組織在全球迅速發(fā)展，他們?yōu)榱恕昂葱l(wèi)”其狹隘的民族利益和宗教極端信仰，追求政教合一的政權(quán)，建立單一民族或宗教信仰的國家，無節(jié)制地使用暴力。進(jìn)入21世紀(jì)，恐怖活動以平民為主要襲擊對象，制造社會恐慌，他們的行徑已成為世界矚目的熱點(diǎn)。在眾多恐怖活動形式中，爆炸已成為當(dāng)今恐怖分子最常見的恐怖手段，也是危害性最大的恐怖方式。相關(guān)資料統(tǒng)計，近十年，爆炸恐怖活動約占全球恐怖活動的75%。英國倫敦七七爆炸案、美國波士頓馬拉松賽場爆炸案、印尼巴厘島恐怖爆炸案、西班牙馬德里火車站爆炸案、莫斯科地鐵爆炸案以及西安麥當(dāng)勞爆炸案等等，還有阿富汗和伊拉克層出不窮的汽車炸彈和自殺性人體炸彈，給當(dāng)?shù)孛癖娫斐闪藝?yán)重的心理恐慌^[1]。

隨著爆炸恐怖活動的日益猖獗，已經(jīng)嚴(yán)重影響了國際社會的安全與穩(wěn)定，也日益影響了我國的安定與發(fā)展。在國際恐怖主義泛濫的背景下，我國的“東突”、“藏獨(dú)”和法輪功邪教等勢力與境外敵對勢力相勾結(jié)，時刻圖謀恐怖襲擊，尤其以2008年的3.14事件和2009年的7.15事件的性質(zhì)和影響最為惡劣。爆炸恐怖襲擊多選擇集會場所、繁華鬧市、黨政軍辦公地等目標(biāo)，影響大、轟動效應(yīng)強(qiáng)烈。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的穩(wěn)步發(fā)展，有更多的機(jī)會和能力承辦國際性體育運(yùn)動賽事和國際會議，反恐怖襲擊是活動舉辦方和當(dāng)?shù)卣畼O度關(guān)注和巨大投入的重點(diǎn)任務(wù)，而防爆炸恐怖襲擊又是反恐怖斗爭的重中之重，研究和發(fā)展爆炸物探測技術(shù)，有效提高爆炸物的甄別能力，防患于未然是極其必要的^[2]。

2  恐怖爆炸物特點(diǎn)

爆炸裝置是指以用于破壞或殺傷為目的的帶有起爆系統(tǒng)的爆炸物。廣義的爆炸裝置是指所有能夠在外界作用下發(fā)生爆炸并產(chǎn)生破壞和殺傷效應(yīng)的爆炸物，如各種雷管、彈藥、爆破器等，它們在戰(zhàn)爭時期被交戰(zhàn)雙方用來出其不意破壞敵方重要目標(biāo)或殺傷人員。狹義的爆炸裝置則主要指在和平時期被犯罪分子利用，用于破壞、暗殺等擾亂社會治安的恐怖活動的爆炸物，也正是我們要探測、排除的恐怖爆炸物^[3]。

當(dāng)前社會上所發(fā)現(xiàn)的爆炸裝置可謂五花八門、林林總總，既有結(jié)構(gòu)簡單、制作粗糙的裝置，又有原理復(fù)雜、制作精巧且有一定科技含量和水平的爆炸裝置。

2.1 爆炸裝置的組成

常見的爆炸裝置，無論其外形、重量、大小、顏色等如何變化，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，均由外殼、起爆系統(tǒng)和炸藥三部分組成。

2.1.1 外殼

爆炸裝置的外殼主要用于盛裝炸藥和引信，并使炸藥裝填成一定形狀、密度和尺寸，此外，還具有偽裝、防水、增大爆破和殺傷效果的作用。根據(jù)材料不同，可簡單地分為硬外殼和軟外殼。

（1）硬外殼。有各種金屬、木材、陶瓷、硬質(zhì)塑料、玻璃等材料。制作爆炸物時一般選用鐵桶、壓力鍋、水暖管件、玻璃瓶等。這些材料在爆炸后可形成邊緣鋒利的高速飛散的破片，對人員具有較大的殺傷力。

（2）軟外殼。有布、塑料編織物、紙張等材料。制作爆炸物時一般選用各種皮包、尼龍編織袋、塑料袋、紙袋、紙箱等。軟包裝的爆炸裝置易于攜帶、設(shè)置和偽裝。

2.1.2 炸藥

炸藥是爆炸裝置產(chǎn)生破壞和殺傷作用的能源。爆炸裝置發(fā)生爆炸后對目標(biāo)和人員產(chǎn)生的破壞和殺傷作用的大小，均取決于炸藥的種類、質(zhì)量、數(shù)量等因素。

雖然炸藥的種類繁多，但由于受來源渠道和加工難易程度的限制，恐怖分子使用的炸藥一般以民用炸藥為主，因其原料來源廣泛，配制容易。從已發(fā)生的爆破案件分析，可以發(fā)現(xiàn)恐怖分子所使用的炸藥主要有T/R炸藥、塑性炸藥、膠質(zhì)炸藥、硝酸銨類混合炸藥、氯酸鉀類混合炸藥和黑火藥等。

2.1.3 起爆組件

起爆組件是由各種器材和元件組成，并為起爆藥提供一定能量的裝置系列。起爆組件是爆炸裝置的核心部分。一般由控制組件、火工品組件和連接組件組成。

2.2 爆炸裝置的分類

根據(jù)使用方式和結(jié)構(gòu)不同，爆炸裝置形成了多種類別。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，爆炸裝置的科技含量也越來越高，性能越來越先進(jìn)，外形越來越隱蔽，結(jié)構(gòu)原理越來越復(fù)雜。按起爆裝置構(gòu)造可分為機(jī)械類、電氣類、電子類、化學(xué)類、光電類、磁性類等；按發(fā)火方式可分為人工點(diǎn)燃、撞擊發(fā)火、拉發(fā)、松發(fā)、壓發(fā)、定時類、光電系統(tǒng)、反能動類等；按外形包裝可分為有包裝和無包裝兩類，有包裝的又分為金屬包裝、非金屬包裝，又有軟包裝和硬包裝之分。除此之外，還可以按以下方式分類。

2.2.1 按制作方式分類

分為制式爆炸物和非制式（應(yīng)用）爆炸物兩類，制式爆炸物包括軍隊、公安、武警部隊或其它安全部門裝備的各種雷管、彈藥和爆破器等爆炸物。非制式爆炸物主要是指根據(jù)單一的使用目的，利用就便材料制作的爆炸物。

2.2.2 按控制系統(tǒng)分類

（1）直接觸發(fā)式。即在外力作用下發(fā)火的爆炸裝置，如各種拉發(fā)、壓發(fā)、松發(fā)的爆炸裝置。

（2）自控式。各種定時爆炸裝置，如定時炸彈等。

（3）遙控式。又分為有線遙控和無線遙控兩類。

有線遙控：用長電源導(dǎo)線遠(yuǎn)距離電起爆：利用有線通信系統(tǒng)控制起爆裝置，如電話、傳真機(jī)等。

無線遙控：電磁波起爆、紅外線起爆、利用無線電通信起爆等，如用移動電話、對講機(jī)等組成的爆炸裝置。

3  國內(nèi)外恐怖爆炸物探測技術(shù)現(xiàn)狀

前面提到，恐怖爆炸物具有形態(tài)各異、原理多樣、偽裝巧妙等特點(diǎn)，增加了可靠探測和識別難度。無論爆炸裝置如何變化，其基本組成不會改變，只有抓住根本，應(yīng)針對性地采用多種探測技術(shù)和裝置，才能達(dá)到較高的探測率^[4]。

3.1 外觀識別

外觀識別是最直觀有效的方式，檢查人員本身應(yīng)通過專業(yè)培訓(xùn)，了解常用炸藥的顏色、密度、氣味、形態(tài)等物理特性，掌握無線電等相關(guān)專業(yè)知識，具備很高的爆炸知識和技能，有敏銳的洞察能力，對可疑的用品、包裹、瓶裝液體、電子產(chǎn)品等物品通過看其外觀、摸其質(zhì)地、嗅其氣味、掂其重量、拆其包裝、探其實(shí)質(zhì)等方式，進(jìn)行綜合判斷，實(shí)現(xiàn)探測目的。

3.2 儀器探測

爆炸裝置探測儀器品種多樣，但由于受環(huán)境、探測時間和成本等條件制約，目前普遍使用的儀器主要有以下三種。

3.2.1 袖珍金屬探測器

袖珍金屬探測器通過探測爆炸物金屬外包裝和金屬部件的方式到達(dá)探測爆炸物的目的。它采用低頻電磁感應(yīng)探測技術(shù)，其原理是電磁感應(yīng)定律，當(dāng)發(fā)射機(jī)以交變電流I₁供給發(fā)射線圈時，就會在發(fā)射線圈的周圍空間建立同頻的交變磁場H₁，稱為一次場。如果在這個交變磁場穿過金屬導(dǎo)體，則由于電磁感應(yīng)作用使金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生與一次場同頻率的二次感應(yīng)電流I₂ ，這是一種渦流。這個渦流又使周圍空間形成交變磁場H₂，稱為二次場或異常場。利用接收線圈接收二次場或一次場與二次場的總合場，并在接收機(jī)上讀出相應(yīng)的場強(qiáng)數(shù)值，同時顯示聲、光或振動信號，就可以通過對二次場或總合場變化規(guī)律的分析，達(dá)到探測金屬的目的。

袖珍金屬探測器^[5]只能區(qū)分金屬與非金屬，不能辨別物體的大小和形狀，同時受環(huán)境影響虛警率較高，由于這些不足，只能作為一種輔助探測手段。

3.2.2 金屬探測門

金屬探測門同樣是通過探測爆炸物金屬外殼和金屬部件的方式達(dá)到探測爆炸物目的。除應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成金屬探測門外，還有利用高磁導(dǎo)率的坡莫合金，其磁通量密度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）B與外磁場H之間成非線性關(guān)系，外磁場的很小變化，即引起磁感應(yīng)強(qiáng)度B很大的變化，可以說它對磁場的變化起到了“放大”作用，采用該原理制成的金屬探測門具有很高的靈敏度。與“袖珍金屬探測器”相同，對于無金屬殼體、無金屬部件或只含微量金屬的爆炸物來說，是無法探測到的。

3.2.3 X射線成像探測系統(tǒng)

X射線成像系統(tǒng)是安全檢查的主要設(shè)備之一，通過X射線對物體進(jìn)行掃描，對受檢物體成像，根據(jù)成像物品形狀、材料密度等特征，判斷是否有爆炸物。由于X射線可對人體造成傷害，因此使用上受到很大限制。通過改進(jìn)的X射線成像系統(tǒng)有四種，一是低劑量X射線熒光系統(tǒng)，檢測物體時只需一個X光脈沖，其持續(xù)時間僅0.01 秒，使X射線的劑量減小到0.1 毫侖以下，然后再將圖像增強(qiáng)到10萬倍以上，用視頻存貯器存貯，使圖像長期顯示在監(jiān)視器上；二是飛點(diǎn)掃描成像系統(tǒng)，也是低劑量成像系統(tǒng)，是以一小束點(diǎn)狀X射線垂直掃描，配合傳送帶上的物體的平行推進(jìn)，組成透視圖像顯示在監(jiān)視器上；三是飛線掃描成像系統(tǒng)，為了將X射線的劑量減低到最小限度和提高對物體識別的準(zhǔn)確性，用線性X射線代替飛點(diǎn)掃描，將接收器改為多層金屬傳感器，并以數(shù)字存貯器存貯圖像；四是多重能量X射線成像系統(tǒng)^[6]，為了提高鑒別率，采用不同能級的多個放射源，從不同方向檢查的方式等。

除以上檢測方式外，還有點(diǎn)燃識別、水解試驗(yàn)、化學(xué)顯色和動物法等方式。

3.3 幾種檢測手段的發(fā)現(xiàn)率比較

目前，世界上對爆炸物的檢測方法很多，每種方法都存在一定的局限性，加拿大警方曾在DC-8飛機(jī)內(nèi)放置爆炸物，用各種手段搜排，其試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1  三種檢測方式的試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)證明，最好的方法是綜合性檢測，以人工搜排為主，用警犬嗅探、炸藥探測器為輔的探測方式，效果最佳。各種檢查方法的發(fā)現(xiàn)率見圖1。

圖1  各種檢查方法的發(fā)現(xiàn)率比較表

從圖1的統(tǒng)計中可以看出，單一的探測方式是不夠的，應(yīng)采用多種手段進(jìn)行綜合探測，才能取得較高的發(fā)現(xiàn)率。根據(jù)圖一的統(tǒng)計結(jié)果，開發(fā)研制炸藥探測器應(yīng)是提高爆炸物發(fā)現(xiàn)率的重要途徑。

4  核電四極矩探測技術(shù)

隨著探測技術(shù)的發(fā)展，爆炸物探測手段呈現(xiàn)多樣性特點(diǎn)，就儀器探測而言，除前文涉及的電磁感應(yīng)探測儀器外，還有諧波雷達(dá)探測技術(shù)、高頻復(fù)合探測技術(shù)、紅外成像探測技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)探測技術(shù)和聲學(xué)探測技術(shù)等，這些探測技術(shù)的本質(zhì)，均是從爆炸物的附著物入手而開發(fā)研制的探測儀器，它們或關(guān)注于外殼或內(nèi)部的金屬材料，或關(guān)注于電子電路中的PN結(jié)現(xiàn)象，或關(guān)注于形狀尺寸和外形特點(diǎn)及與周圍介質(zhì)的熱量梯度差和材料密度變化等。對于爆炸物種類多樣、原理各異的情況，對其附著物的探測均不同程度存在局限。炸藥是爆炸物最本質(zhì)的特點(diǎn)，研究炸藥探測技術(shù)，開發(fā)以炸藥為探測源的探測儀器是最直接、最有效的方法。

炸藥探測技術(shù)一直受到人們關(guān)注。從20世紀(jì)60年代開始，先后試驗(yàn)了多種技術(shù)，直到20世紀(jì)90年代后期才得到突破性進(jìn)展，2008年前后實(shí)現(xiàn)實(shí)用化程度。核電四極矩探測技術(shù)^[7]就是其中頗受重視的方法之一。

組成物質(zhì)分子的原子由原子核和電子構(gòu)成，原子核一般由若干個質(zhì)子和中子構(gòu)成，其中，質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電荷，原子核是一個具有一定形狀和電荷分布的帶電體。在考慮原子核與周圍電磁場相互作用時，不再把原子核看作點(diǎn)電荷，而是精確地把原子核看成一個點(diǎn)電荷、一個偶極體和一個四極體的組合，形象地說，不再把原子核看成一個帶電對稱球體，而是看成帶電的具有對稱軸旋轉(zhuǎn)橢圓體，每個原子核總是處在周圍帶電粒子所形成的電磁場中，原子核與這樣的電場將發(fā)生相互作用，呈現(xiàn)一定的電矩，即電四極矩。由于電四極矩的作用^[8]，使原子核具有相應(yīng)的能量，表現(xiàn)為一系列分立的能級，如果外部施加一電磁場，電磁場的頻率與普朗克恒量的乘積等于原子核電四極矩能級能量差時，原子核則吸收外部能量而產(chǎn)生能級躍遷，躍遷到高能級，處于高能級的原子核也會發(fā)射電磁波而回到低能級。這就是原子核電四極矩共振。

從以上分析可也看出，要產(chǎn)生電四極矩共振，必須滿足三個條件：一是原子核的電四極矩不為零；二是這個原子核周圍的電場梯度不為零；三是有合適頻率的外加電磁場。前二者是物質(zhì)本身的特性，后者是人為施加的外部條件。對于一種物質(zhì)分子來說，前二者具有唯一性的特點(diǎn)，所以，一旦檢測到電四極矩共振信號，則不但可以判明是哪種原子核，而且可以判明是什么物質(zhì)分子，這就是它的獨(dú)到之處。

電四極矩共振時，物質(zhì)所吸收或發(fā)射的一定頻率或一組頻率的電磁波，成為該物質(zhì)的判別依據(jù)。梯恩梯和黑索今中N₁₄元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤、殼體和空氣中的N₁₄，N₁₄原子核的電四極矩不為零，梯恩梯和黑索今分子內(nèi)電場梯度也不為零，具備產(chǎn)生電四極矩共振的內(nèi)部因素。我國是第一個測出黑索今電四極矩共振頻率和譜線的國家。知道梯恩梯和黑索今的電四極矩共振頻率后，可以制作相應(yīng)的電子技術(shù)裝置，在引起物質(zhì)電四極矩共振的同時，設(shè)法檢測到電四極矩共振信號，作為被探測空間存在梯恩梯或黑索今的依據(jù)。達(dá)到探測炸藥的目的。

檢測電四極矩共振信號的主要困難在于信號太弱，主要應(yīng)采用較強(qiáng)功能的弱信號接收技術(shù)，二是研制異形天線作為探頭。

5  結(jié)  論

電四極矩的優(yōu)點(diǎn)是無放射性物質(zhì)，環(huán)境適應(yīng)性勝于X射線裝置，具有探測覆蓋面廣、探測率高、虛警率極低、探測速度快等特點(diǎn)。所以這種原理一經(jīng)提出就受到重視，目前，安檢設(shè)備已經(jīng)得到應(yīng)用，可以預(yù)計，便攜式的電四極矩探測器不久即將面世。

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