Explosive detection

The use of colorimetric test kits for explosive detection is one of the most simple methods for officers, and widely used method for the detection of explosives. Colorimetric detection of explosives involves applying a chemical reagent to an unknown material or sample and observing a color reaction. Common color reactions are known and indicate to the user if there is an explosive material present and in many cases the group of explosives from which the material is derived. The major groups of explosives are nitroaromatic, nitrate ester, and nitramine explosives, as well as inorganic nitrate-based explosives. Other groups include chlorates and peroxides which are not nitro based explosives. Since explosives usually contain nitrogen, detection often is based around spotting nitrogenous compounds. As a result, traditional colorimetric tests have a disadvantage: some explosive compounds (such as acetone peroxide) do not contain nitrogen and are therefore harder to detect.^[1]

Specially trained dogs can be used to detect explosives using their noses which are very sensitive to scents. While very effective, their usefulness becomes degraded as a dog becomes tired or bored.

These dogs are trained by specially trained handlers to identify the scents of several common explosive materials and notify their handler when they detect one of these scents. The dogs indicate a 'hit' by taking an action they are trained to provide ⁠— ⁠generally a passive response, such as sitting down and waiting.

The explosive detection canine was originated at the Metropolitan Police Department in Washington, D.C. in 1970, by then trainer Charles R. Kirchner.^[2]

The explosive detection canine was first used in Algeria in 1959 under the command of General Constantine.^[3]

Recent studies suggest that mass spectrometricvapor analysis techniques, such as secondary electrospray ionization (SESI-MS), could support canine training for explosive detection.^[4]

Este método combina abejas melíferas entrenadas con un software avanzado de video para monitorear la reacción estratégica de la abeja. Las abejas entrenadas sirven durante dos días, tras los cuales regresan a su colmena. Este sistema, de eficacia comprobada, aún no está disponible comercialmente. La empresa de biotecnología Inscentinel afirma que las abejas son más efectivas que los perros rastreadores. ^{[ 5 ]}

Se han desarrollado varios tipos de máquinas para detectar trazas de diversos materiales explosivos. La tecnología más común para esta aplicación, como se observa en los aeropuertos de EE. UU., es la espectrometría de movilidad iónica (IMS). Este método es similar a la espectrometría de masas (MS), donde las moléculas se ionizan y luego se mueven en un campo eléctrico en el vacío, con la diferencia de que la IMS opera a presión atmosférica. El tiempo que tarda un ion, en la IMS, en recorrer una distancia específica en un campo eléctrico es indicativo de la relación tamaño-carga de ese ion: los iones con una sección transversal mayor colisionarán con más gas a presión atmosférica y, por lo tanto, serán más lentos.

La cromatografía de gases (GC) se suele acoplar a los métodos de detección mencionados anteriormente para separar las moléculas antes de su detección. Esto no solo mejora el rendimiento del detector, sino que también añade otra dimensión de datos, ya que el tiempo que tarda una molécula en atravesar la columna de GC puede utilizarse como indicador de su identidad. Desafortunadamente, la GC normalmente requiere gas embotellado, lo que plantea problemas logísticos, puesto que habría que reponer las botellas. Las columnas de GC que se utilizan en campo son propensas a la degradación por gases atmosféricos y oxidación, así como a la pérdida de la fase estacionaria . Además, las columnas deben ser muy rápidas, ya que muchas aplicaciones exigen que el análisis completo se realice en menos de un minuto.

Las tecnologías basadas en el espectrómetro de movilidad iónica (IMS) incluyen la espectrometría de movilidad de trampa iónica (ITMS) y la espectrometría de movilidad diferencial (DMS). Los polímeros fluorescentes amplificadores (AFP) utilizan el reconocimiento molecular para "apagar" o atenuar la fluorescencia de un polímero. La quimioluminiscencia se utilizó con frecuencia en la década de 1990, pero es menos común que el omnipresente IMS. Se están realizando varios intentos para miniaturizar, hacer más robustos y asequibles los espectrómetros de masas (MS) para aplicaciones de campo; por ejemplo, un polímero en aerosol que fluoresce en azul bajo luz ultravioleta pero es incoloro cuando reacciona con grupos de nitrógeno. ^{[ 6 ]}

Una técnica compara las mediciones de luz ultravioleta , infrarroja y visible reflejadas en múltiples áreas del material sospechoso. Esto presenta una ventaja sobre los métodos olfativos, ya que no requiere la preparación de la muestra. Existe una patente para un detector portátil de explosivos que utiliza este método. ^{[ 7 ]}

La espectrometría de masas se considera la técnica espectrométrica nueva más relevante. ^{[ 8 ]}

Las máquinas de rayos X especialmente diseñadas que utilizan tomografía axial computarizada pueden detectar explosivos analizando la densidad de los objetos. Estos sistemas están equipados con software específico que contiene una biblioteca de amenazas explosivas y codificación de falso color para ayudar a los operadores con sus protocolos específicos de resolución de amenazas. ^{[ 9 ]} La detección por rayos X también se utiliza para detectar componentes relacionados, como detonadores , pero esto puede verse frustrado si dichos dispositivos están ocultos dentro de otros equipos electrónicos. ^{[ 10 ]}

Agregar sustancias marcadoras (opacificantes de rayos X) a los explosivos comerciales también es una opción. ^{[ 11 ]}

Máquinas especialmente diseñadas bombardean los explosivos sospechosos con neutrones y leen las firmas de desintegración de la radiación gamma resultante para determinar la composición química de la muestra. Las primeras formas desarrolladas de análisis por activación neutrónica utilizan neutrones de baja energía para determinar las proporciones de nitrógeno, cloro e hidrógeno en las especies químicas en cuestión y son un medio eficaz para identificar la mayoría de los explosivos convencionales. Desafortunadamente, las secciones transversales de neutrones térmicos mucho menores del carbono y el oxígeno limitan la capacidad de esta técnica para identificar sus abundancias en las especies desconocidas, y es en parte por esta razón que las organizaciones terroristas han preferido explosivos sin nitrógeno, como el TATP , en la construcción de IED . Las modificaciones al protocolo experimental pueden permitir una identificación más sencilla de especies basadas en carbono y oxígeno (por ejemplo, el uso de dispersión inelástica de neutrones rápidos para producir rayos gamma detectables, en lugar de la simple absorción que ocurre con los neutrones térmicos ), pero estas modificaciones requieren equipos prohibitivamente más complejos y costosos, lo que impide su implementación generalizada. ^{[ 12 ]}

Se ha demostrado que los nanocables de silicio configurados como transistores de efecto de campo detectan explosivos como TNT , PETN y RDX con una sensibilidad superior a la de los perros. ^{[ 13 ] [ 14 ]} La detección en este método se realiza haciendo pasar un líquido o vapor que contiene el explosivo objetivo sobre la superficie de un chip que contiene de decenas a cientos de elementos sensores de nanocables de silicio. Las moléculas del material explosivo interactúan con la superficie de los nanocables e inducen un cambio medible en las propiedades eléctricas del nanocable.