Röntgen diffrakció az atombiztos anyagazonosításhoz

A hagyományos biztonsági röntgenvizsgálat vagy a komputertomográfia (CT) – amely utóbbi már háromdimenziós röntgenképeket készít – a robbanóanyagok, a tiltott tárgyak, veszélyes áruk és más, például a csempészáruk észlelésében, felderítésében elengedhetetlen segítség. Napjainkban már a mesterséges intelligencia és a mély tanulás is támogatja kifinomult észlelési algoritmusok fejlesztését, de az újonnan megjelenő fenyegetések sokfélesége és a veszélyt jelentő anyagok folyamatosan változó összetétele még ennél is kifinomultabb módszereket igényelnek.

A kábítószerek, mint például a fentanil, a kokain, vagy a dizájner drogok, valamint az újszerű, több komponensből álló robbanóanyagok vagy bármilyen csempészáru megtalálása egyre magasabb színvonalú felderítő, ellenőrző berendezéseket követelnek meg. Ráadásul számos olyan anyag létezik, amely önmagában nem jelent veszélyt, de a komponenseket összekeverve már robbanóanyagként, vagy gyilkos méregként működhet. Hasonló kihívás a fizikai jellemzők megváltozása, amelyek nehezítik a felismerést, anyagazonosítást. Ilyen például, amikor kábítószereket más anyagokkal vegyítenek össze, vagy eltérő sűrűségű anyagokat, esetenként fémport kevernek a robbanóanyaghoz. A katonai és ipari alkalmazásokból származó robbanóanyagoktól eltérően a házi készítésű robbanóanyagok összetételüket és tartalmukat tekintve is rendkívül különbözőek lehetnek.

Az ellenőrzések során fontos, hogy az elsődleges észlelést, riasztást egy másodlagos, még pontosabb vizsgálattal ellenőrizni lehessen. Ez mostantól a gyakorlatban egy nagyon precíz anyagelemzést jelent, amely jelentősen csökkenti az élőerős, operátori utóellenőrzést, csomagnyitást, kézi keresést, amely nagyszámú csomagvizsgálatnál jelentős működési költségmegtakarítást jelent. Kiegészítve olyan anyagok (pl. csempészáru) azonosításával, amelyek új területet jelentenek az ellenőrzés folyamatában.

A megoldást egy régebben jól bevált eszköz hozza el, amelyet a Smiths Detection (Heimann System) már 1999-ben alkalmazott, és most új megközelítéssel fejlesztettek tovább. Ez a berendezés az SDX 10060 SDi, amely a röntgen diffrakciós technológia elvén (XRD) működik. A régi-új technológia nem pusztán egy fejlesztés, hanem jelentős ugrás a fenyegetést jelentő vagy tiltott anyagok atombiztos azonosítása terén.

Forrás: Smiths Detection

Míg a CT technológia a sűrűséget vizsgálja a gyanús tárgyak észleléséhez, addig az XRD egy teljesen más fizikai eljárást használ. Működése az elektromágneses hullámok atomokkal történő találkozása során létrejövő interferenciáján alapul, tehát a spektrális analízis és nem a röntgensugárzás abszorpciója, azaz elnyelődése a vizsgálat alapja.

A molekulán belüli atomok közötti távolság „zavarja” az elektromágneses (röntgen) hullámokat, és az interferenciából származó detektált jelek hasznos felderítési adatokat szolgáltatnak az atomok távolságáról. Mivel minden anyagnak eltérő ez a távolsági mintája, az XRD a mérések segítségével „diffrakciós ujjlenyomatot” hoz létre, és így különbözteti meg az anyagokat, még a nagyon hasonló sűrűségűeket is. Ezeket az „ujjlenyomatokat” összehasonlítva nagyon pontos anyagazonosítási eljárás jön létre. Az eljárást számos iparágban és tudományágban használják, beleértve a gyógyszerészetet, laboratóriumi anyagazonosítást, mikroelektronikát stb.

Az SDX 10060 SDi esetében – ellentétben például a CT-vel – a röntgenforrás és a detektor nem mozgó egység, egyedül a futószalag és vele együtt a csomag mozog. A vizsgálat során a röntgensugár fókuszának változtatásával az új típusú, továbbfejlesztett detektortömbök a térben és energetikailag felbontva mérik a röntgensugár-szóródást a vizsgált anyagból. A vizsgálat nagy sebességgel ugyan, de mindig egy kis területre fókuszál. A detektorok széles spektrumon érzékelik a sugárzást, minden érzékelő modul, tömb egy független egység.

A biztonsági ellenőrzés során az SDX 10060 Sdi automatikus, non-invazív, lokalizált érzékelést végez, és kiváló minőségű anyagelemzést és anyagazonosítást biztosít. Ez különösen alkalmassá teszi a por, folyékony vagy szilárd formájú kábítószerek, valamint a folyamatosan változó vegyületek kimutatására, azonosítására.

A hatékonyság további javítása érdekében az SDX 10060 Sdi feldolgozórendszere a mesterséges intelligencia vagy a származási helyen rögzített gyanús röntgenképek alapján előre kiválasztott tételek szűrésére is használható, akár csomagszállító rendszerbe integrálva. Ez a biztonság növelése mellett a működési hatékonyságot is javítja a téves riasztások arányának jelentős csökkentésével, hiszen az átvilágítás első szintjéről eltérített (fenyegetésként, tiltott tárgyként megjelölt) objektumok riasztási feloldására használható. Az SDX 10060 Sdi gyakorlatilag második szintű ellenőrzési folyamatként alkalmazható, amely diffrakciós technológiát használ az első automatikus EDS-(explosive detection system) fokozatban (pl. CT) megjelölt gyanús elemek elemzésére és ideális esetben törlésére. Ebben a szintezett konfigurációban az SDX 10060 SDi be van építve az ellenőrző rendszerbe, elsőként a CT-rendszer az észlelési (riasztási) eredményt a vizsgált tétellel együtt az XRD-hez továbbítja, amely hozzáadja a diffrakciós ujjlenyomatot minden lehetséges fenyegetéshez. Egyetlen SDX 10060 Sdi több első szintű EDS szkennert is kiszolgálhat.

Forrás: Smiths Detection

A tipikus alkalmazások közé tartozik a feladott poggyász átvizsgálás a repülőtereken, valamint a nagysebességű ellenőrzési műveletek, például a kis csomagok gyors ellenőrzése és továbbítása. A precíz anyagelemzés az XRD technológia hatékony fegyver lehet a vámhatóság kezében is a határokon áthaladó kábítószerek és egyéb tiltott áruk növekvő mennyiségének azonosítása és felderítése során. A vámszervekre állandó nyomás nehezedik, hogy felderítsék és elfogják a kis csomagokban vagy borítékokban, postai vagy futárszolgálaton keresztül csempészett kábítószereket a határokon. A légi vagy egyéb csomagszállításban a hatóság munkatársai a bejövő csomagokat is ellenőrizhetik, mielőtt azok belépnének egy országba. Ebben az esetben a meglévő tapasztalatok, kockázatok és egyéb adatelemzés során, vagy már a kiindulási ponton készített gyanús röntgenfelvételek alapján választják ki a bejövő tételeket az ellenőrzési vizsgálathoz. Mivel a szűrés szelektív az XRD ilyen esetben első szintű szkennerként kerülhet telepítésre.

A megelőző védelmi technológia folyamatosan megújul, fejlesztések és innovációk a biztonság folyamatos növelésével és megfelelő alkalmazás esetében költségmegtakarítással jár. Az automatizált felismerő rendszerek csökkentik az élőerő alkalmazását, gyorsítják az ellenőrzést, miközben az „intelligens” algoritmusok azonosítják a fenyegetést jelentő vagy csempészáruk folyamatosan bővülő listáján szereplő anyagokat.

Forrás: Smiths Detection

A jövő a számítógépes tomográfia (CT) és a röntgendiffrakciós (XRD) technológia kombinációjában rejlik. A következő lépés az lehet, hogy az ellenőrzés tovább fog haladni az automatikus fenyegetésfeloldás irányába, és eltávolodik a kezelői alapú elemzéstől.

A diffrakciós ellenőrzés sebessége nőni fog, és végül megegyezik a CT áteresztőképességével. Végső soron az is várható a nem túl távoli jövőben, hogy a CT és az XRD technológia egyetlen egységben jelenik meg. Ebben a forgatókönyvben minden vizsgált tételt mind a két technológia egyszerre ellenőrzi, kihasználva mindkét rendszer erősségeit.

Az SDX 10060 SDi a legjobb példája annak, hogy a Smiths Detection a folyamatos fejlesztések segítségével az ellenőrzési technológia jövőbiztossá tételével élenjár abban, hogy a védelmi szektor a felmerülő fenyegetésekkel lépést tud tartani és a szabályozási változásokkal együtt tud fejlődni a biztonságosabb jövő megteremtése érdekében.

Dudás József
operatív igazgató

Forrás:
Jens-Peter Schlomka Smiths Detection
Kevin Davies Smiths Detection,
Detektor Security

Kapcsolódó cikkek: