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(jì)研究所，遼寧 沈陽(yáng)  110000；4.遼寧省公安廳治安管理總隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 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(lèi)，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外爆炸物探測(cè)方式的對(duì)比試驗(yàn)，得出綜合探測(cè)恐怖爆炸物是保證較高發(fā)現(xiàn)率的最佳探測(cè)方式，為提高國(guó)內(nèi)防范恐怖爆炸襲擊能力，研制開(kāi)發(fā)電四極矩原理的炸藥探測(cè)器的必要性。

關(guān)鍵詞：恐怖；爆炸物；探測(cè)；核電四極矩

1  爆炸恐怖活動(dòng)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(duì)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(yíng)造和諧社會(huì)氛圍，是我國(guó)乃至世界共同關(guān)注的問(wèn)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(guó)家，無(wú)節(jié)制地使用暴力。進(jìn)入21世紀(jì)，恐怖活動(dòng)以平民為主要襲擊對(duì)象，制造社會(huì)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(dòng)形式中，爆炸已成為當(dāng)今恐怖分子最常見(jiàn)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(jì)，近十年，爆炸恐怖活動(dòng)約占全球恐怖活動(dòng)的75%。英國(guó)倫敦七七爆炸案、美國(guó)波士頓馬拉松賽場(chǎng)爆炸案、印尼巴厘島恐怖爆炸案、西班牙馬德里火車(chē)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(chē)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(dòng)的日益猖獗，已經(jīng)嚴(yán)重影響了國(guó)際社會(huì)的安全與穩(wěn)定，也日益影響了我國(guó)的安定與發(fā)展。在國(guó)際恐怖主義泛濫的背景下，我國(guó)的“東突”、“藏獨(dú)”和法輪功邪教等勢(shì)力與境外敵對(duì)勢(shì)力相勾結(jié)，時(shí)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(huì)場(chǎng)所、繁華鬧市、黨政軍辦公地等目標(biāo)，影響大、轟動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)烈。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的穩(wěn)步發(fā)展，有更多的機(jī)會(huì)和能力承辦國(guó)際性體育運(yùn)動(dòng)賽事和國(guó)際會(huì)議，反恐怖襲擊是活動(dòng)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(zhēng)的重中之重，研究和發(fā)展爆炸物探測(cè)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?cè)趹?zhàn)爭(zhēng)時(shí)期被交戰(zhàn)雙方用來(lái)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(shí)期被犯罪分子利用，用于破壞、暗殺等擾亂社會(huì)治安的恐怖活動(dòng)的爆炸物，也正是我們要探測(cè)、排除的恐怖爆炸物^[3]。

當(dāng)前社會(huì)上所發(fā)現(xiàn)的爆炸裝置可謂五花八門(mén)、林林總總，既有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiàn)的爆炸裝置，無(wú)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(jiǎn)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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(lèi)、質(zhì)量、數(shù)量等因素。

雖然炸藥的種類(lèi)繁多，但由于受來(lái)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(lái)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(lèi)混合炸藥、氯酸鉀類(lèi)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(lèi)

根據(jù)使用方式和結(jié)構(gòu)不同，爆炸裝置形成了多種類(lèi)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(lái)越高，性能越來(lái)越先進(jìn)，外形越來(lái)越隱蔽，結(jié)構(gòu)原理越來(lái)越復(fù)雜。按起爆裝置構(gòu)造可分為機(jī)械類(lèi)、電氣類(lèi)、電子類(lèi)、化學(xué)類(lèi)、光電類(lèi)、磁性類(lèi)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(shí)類(lèi)、光電系統(tǒng)、反能動(dòng)類(lèi)等；按外形包裝可分為有包裝和無(wú)包裝兩類(lèi)，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(lèi)。

2.2.1 按制作方式分類(lèi)

分為制式爆炸物和非制式（應(yīng)用）爆炸物兩類(lèi)，制式爆炸物包括軍隊(duì)、公安、武警部隊(duì)或其它安全部門(mén)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(lèi)

（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(shí)爆炸裝置，如定時(shí)炸彈等。

（3）遙控式。又分為有線遙控和無(wú)線遙控兩類(lèi)。

有線遙控：用長(zhǎng)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(wú)線遙控：電磁波起爆、紅外線起爆、利用無(wú)線電通信起爆等，如用移動(dòng)電話、對(duì)講機(jī)等組成的爆炸裝置。

3  國(guó)內(nèi)外恐怖爆炸物探測(cè)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(cè)和識(shí)別難度。無(wú)論爆炸裝置如何變化，其基本組成不會(huì)改變，只有抓住根本，應(yīng)針對(duì)性地采用多種探測(cè)技術(shù)和裝置，才能達(dá)到較高的探測(cè)率^[4]。

3.1 外觀識(shí)別

外觀識(shí)別是最直觀有效的方式，檢查人員本身應(yīng)通過(guò)專(zhuān)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(wú)線電等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具備很高的爆炸知識(shí)和技能，有敏銳的洞察能力，對(duì)可疑的用品、包裹、瓶裝液體、電子產(chǎn)品等物品通過(guò)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(cè)目的。

3.2 儀器探測(cè)

爆炸裝置探測(cè)儀器品種多樣，但由于受環(huán)境、探測(cè)時(shí)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(cè)器

袖珍金屬探測(cè)器通過(guò)探測(cè)爆炸物金屬外包裝和金屬部件的方式到達(dá)探測(cè)爆炸物的目的。它采用低頻電磁感應(yīng)探測(cè)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(shí)，就會(huì)在發(fā)射線圈的周?chē)臻g建立同頻的交變磁場(chǎng)H₁，稱(chēng)為一次場(chǎng)。如果在這個(gè)交變磁場(chǎng)穿過(guò)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(chǎng)同頻率的二次感應(yīng)電流I₂ ，這是一種渦流。這個(gè)渦流又使周?chē)臻g形成交變磁場(chǎng)H₂，稱(chēng)為二次場(chǎng)或異常場(chǎng)。利用接收線圈接收二次場(chǎng)或一次場(chǎng)與二次場(chǎng)的總合場(chǎng)，并在接收機(jī)上讀出相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值，同時(shí)顯示聲、光或振動(dòng)信號(hào)，就可以通過(guò)對(duì)二次場(chǎng)或總合場(chǎng)變化規(guī)律的分析，達(dá)到探測(cè)金屬的目的。

袖珍金屬探測(cè)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(shí)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(cè)手段。

3.2.2 金屬探測(cè)門(mén)

金屬探測(cè)門(mén)同樣是通過(guò)探測(cè)爆炸物金屬外殼和金屬部件的方式達(dá)到探測(cè)爆炸物目的。除應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成金屬探測(cè)門(mén)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(chǎng)H之間成非線性關(guān)系，外磁場(chǎng)的很小變化，即引起磁感應(yīng)強(qiáng)度B很大的變化，可以說(shuō)它對(duì)磁場(chǎng)的變化起到了“放大”作用，采用該原理制成的金屬探測(cè)門(mén)具有很高的靈敏度。與“袖珍金屬探測(cè)器”相同，對(duì)于無(wú)金屬殼體、無(wú)金屬部件或只含微量金屬的爆炸物來(lái)說(shuō)，是無(wú)法探測(cè)到的。

3.2.3 X射線成像探測(cè)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(guò)X射線對(duì)物體進(jìn)行掃描，對(duì)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(duì)人體造成傷害，因此使用上受到很大限制。通過(guò)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(cè)物體時(shí)只需一個(gè)X光脈沖，其持續(xù)時(shí)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(wàn)倍以上，用視頻存貯器存貯，使圖像長(zhǎng)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(duì)物體識(shí)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(jí)的多個(gè)放射源，從不同方向檢查的方式等。

除以上檢測(cè)方式外，還有點(diǎn)燃識(shí)別、水解試驗(yàn)、化學(xué)顯色和動(dòng)物法等方式。

3.3 幾種檢測(cè)手段的發(fā)現(xiàn)率比較

目前，世界上對(duì)爆炸物的檢測(cè)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(jiàn)表1。

表1  三種檢測(cè)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(cè)，以人工搜排為主，用警犬嗅探、炸藥探測(cè)器為輔的探測(cè)方式，效果最佳。各種檢查方法的發(fā)現(xiàn)率見(jiàn)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(jì)中可以看出，單一的探測(cè)方式是不夠的，應(yīng)采用多種手段進(jìn)行綜合探測(cè)，才能取得較高的發(fā)現(xiàn)率。根據(jù)圖一的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，開(kāi)發(fā)研制炸藥探測(cè)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(cè)技術(shù)

隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，爆炸物探測(cè)手段呈現(xiàn)多樣性特點(diǎn)，就儀器探測(cè)而言，除前文涉及的電磁感應(yīng)探測(cè)儀器外，還有諧波雷達(dá)探測(cè)技術(shù)、高頻復(fù)合探測(cè)技術(shù)、紅外成像探測(cè)技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)探測(cè)技術(shù)和聲學(xué)探測(cè)技術(shù)等，這些探測(cè)技術(shù)的本質(zhì)，均是從爆炸物的附著物入手而開(kāi)發(fā)研制的探測(cè)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?chē)橘|(zhì)的熱量梯度差和材料密度變化等。對(duì)于爆炸物種類(lèi)多樣、原理各異的情況，對(duì)其附著物的探測(cè)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(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)以炸藥為探測(cè)源的探測(cè)儀器是最直接、最有效的方法。

炸藥探測(cè)技術(shù)一直受到人們關(guān)注。從20世紀(jì)60年代開(kāi)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(cè)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(gè)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(gè)具有一定形狀和電荷分布的帶電體。在考慮原子核與周?chē)姶艌?chǎng)相互作用時(shí)，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(gè)點(diǎn)電荷、一個(gè)偶極體和一個(gè)四極體的組合，形象地說(shuō)，不再把原子核看成一個(gè)帶電對(duì)稱(chēng)球體，而是看成帶電的具有對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)橢圓體，每個(gè)原子核總是處在周?chē)鷰щ娏Ｗ铀纬傻碾姶艌?chǎng)中，原子核與這樣的電場(chǎng)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(jí)，如果外部施加一電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的頻率與普朗克恒量的乘積等于原子核電四極矩能級(jí)能量差時(shí)，原子核則吸收外部能量而產(chǎn)生能級(jí)躍遷，躍遷到高能級(jí)，處于高能級(jí)的原子核也會(huì)發(fā)射電磁波而回到低能級(jí)。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(gè)條件：一是原子核的電四極矩不為零；二是這個(gè)原子核周?chē)碾妶?chǎng)梯度不為零；三是有合適頻率的外加電磁場(chǎng)。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(duì)于一種物質(zhì)分子來(lái)說(shuō)，前二者具有唯一性的特點(diǎn)，所以，一旦檢測(cè)到電四極矩共振信號(hào)，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(shí)，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(chǎng)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(guó)是第一個(gè)測(cè)出黑索今電四極矩共振頻率和譜線的國(guó)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(shí)，設(shè)法檢測(cè)到電四極矩共振信號(hào)，作為被探測(cè)空間存在梯恩梯或黑索今的依據(jù)。達(dá)到探測(cè)炸藥的目的。

檢測(cè)電四極矩共振信號(hào)的主要困難在于信號(hào)太弱，主要應(yīng)采用較強(qiáng)功能的弱信號(hào)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(wú)放射性物質(zhì)，環(huán)境適應(yīng)性勝于X射線裝置，具有探測(cè)覆蓋面廣、探測(cè)率高、虛警率極低、探測(cè)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(jì)，便攜式的電四極矩探測(cè)器不久即將面世。

參考文獻(xiàn):

[1]  章春明.從國(guó)際恐怖活動(dòng)看我國(guó)的爆炸犯罪[J].云南公安高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2001(01):60-62.

[2]  吳奇跡,劉泉利,溫澤鋒,等.現(xiàn)階段爆炸恐怖襲擊防范對(duì)策研究[J].科技視界,2014(27):171+290.

[3]  婁建武.廢棄火炸藥和常規(guī)彈藥的處置與銷(xiāo)毀技術(shù)[D].北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2007.

[4]  黃魁,林遠(yuǎn)斌,吳騰芳,等.國(guó)外爆炸物探測(cè)與識(shí)別技術(shù)綜述[J].爆破器材,2007(03):34-38.

[5]  洪文峰,魏立峰.智能金屬探測(cè)器設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化,2013,39(04):40-43.

[6]  劉明慧,李晨明.X射線成像技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電線路復(fù)合材料桿塔檢測(cè)中的應(yīng)用[J].無(wú)損探傷,2018,42(03):47-48.

[7]  房旭民,徐政,徐玉清,等.核四極矩共振炸藥探測(cè)技術(shù)在探雷中的應(yīng)用[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003(06):719-723.

[8]  高攀,金耀輝,張國(guó)進(jìn),等.基于核四極矩共振原理的炸藥探測(cè)方法研究與實(shí)驗(yàn)[J].波譜學(xué)雜志,2008(03):371-378.