孙立海1 ,刘宗田2 ,梁秋祥3,崔峻华4
（1.辽宁隆烨爆破有限公司，辽宁 抚顺 113217；2.抚顺隆烨化工有限公司，辽宁 抚顺 113217；3.陆军研究院工程设计研究所，辽宁 沈阳 110000；4.辽宁省公安厅治安管理总队，辽宁 沈阳 110032）
摘 要：本文从世界爆炸恐怖袭击频发的现状入手，分析了恐怖爆炸物的组成、特点，并进行了多种方式的分类，通过对国内外爆炸物探测方式的对比试验，得出综合探测恐怖爆炸物是保证较高发现率的最佳探测方式，为提高国内防范恐怖爆炸袭击能力，研制开发电四极矩原理的炸药探测器的必要性。
关键词：恐怖；爆炸物；探测；核电四极矩
1 爆炸恐怖活动的产生和发展
当今世界，爆炸恐怖事件频发，2018年5月印尼泅水多起爆炸袭击事件，再次敲响了反爆炸恐怖的警钟。如何应对日益猖狂的极端分子的爆炸恐怖袭击，提高防范能力和水平，营造和谐社会氛围，是我国乃至世界共同关注的问题。从20世纪60年代起，各种名目繁多的恐怖组织在全球迅速发展，他们为了“捍卫”其狭隘的民族利益和宗教极端信仰，追求政教合一的政权，建立单一民族或宗教信仰的国家，无节制地使用暴力。进入21世纪，恐怖活动以平民为主要袭击对象，制造社会恐慌，他们的行径已成为世界瞩目的热点。在众多恐怖活动形式中，爆炸已成为当今恐怖分子最常见的恐怖手段，也是危害性最大的恐怖方式。相关资料统计，近十年，爆炸恐怖活动约占全球恐怖活动的75%。英国伦敦七七爆炸案、美国波士顿马拉松赛场爆炸案、印尼巴厘岛恐怖爆炸案、西班牙马德里火车站爆炸案、莫斯科地铁爆炸案以及西安麦当劳爆炸案等等，还有阿富汗和伊拉克层出不穷的汽车炸弹和自杀性人体炸弹，给当地民众造成了严重的心理恐慌[1]。
随着爆炸恐怖活动的日益猖獗，已经严重影响了国际社会的安全与稳定，也日益影响了我国的安定与发展。在国际恐怖主义泛滥的背景下，我国的“东突”、“藏独”和法轮功邪教等势力与境外敌对势力相勾结，时刻图谋恐怖袭击，尤其以2008年的3.14事件和2009年的7.15事件的性质和影响最为恶劣。爆炸恐怖袭击多选择集会场所、繁华闹市、党政军办公地等目标，影响大、轰动效应强烈。随着我国经济建设的稳步发展，有更多的机会和能力承办国际性体育运动赛事和国际会议，反恐怖袭击是活动举办方和当地政府极度关注和巨大投入的重点任务，而防爆炸恐怖袭击又是反恐怖斗争的重中之重，研究和发展爆炸物探测技术，有效提高爆炸物的甄别能力，防患于未然是极其必要的[2]。
2 恐怖爆炸物特点
爆炸装置是指以用于破坏或杀伤为目的的带有起爆系统的爆炸物。广义的爆炸装置是指所有能够在外界作用下发生爆炸并产生破坏和杀伤效应的爆炸物，如各种雷管、弹药、爆破器等，它们在战争时期被交战双方用来出其不意破坏敌方重要目标或杀伤人员。狭义的爆炸装置则主要指在和平时期被犯罪分子利用，用于破坏、暗杀等扰乱社会治安的恐怖活动的爆炸物，也正是我们要探测、排除的恐怖爆炸物[3]。
当前社会上所发现的爆炸装置可谓五花八门、林林总总，既有结构简单、制作粗糙的装置，又有原理复杂、制作精巧且有一定科技含量和水平的爆炸装置。
2.1 爆炸装置的组成
常见的爆炸装置，无论其外形、重量、大小、颜色等如何变化，其内部结构基本相同，均由外壳、起爆系统和炸药三部分组成。
2.1.1 外壳
爆炸装置的外壳主要用于盛装炸药和引信，并使炸药装填成一定形状、密度和尺寸，此外，还具有伪装、防水、增大爆破和杀伤效果的作用。根据材料不同，可简单地分为硬外壳和软外壳。
（1）硬外壳。有各种金属、木材、陶瓷、硬质塑料、玻璃等材料。制作爆炸物时一般选用铁桶、压力锅、水暖管件、玻璃瓶等。这些材料在爆炸后可形成边缘锋利的高速飞散的破片，对人员具有较大的杀伤力。
（2）软外壳。有布、塑料编织物、纸张等材料。制作爆炸物时一般选用各种皮包、尼龙编织袋、塑料袋、纸袋、纸箱等。软包装的爆炸装置易于携带、设置和伪装。
2.1.2 炸药
炸药是爆炸装置产生破坏和杀伤作用的能源。爆炸装置发生爆炸后对目标和人员产生的破坏和杀伤作用的大小，均取决于炸药的种类、质量、数量等因素。
虽然炸药的种类繁多，但由于受来源渠道和加工难易程度的限制，恐怖分子使用的炸药一般以民用炸药为主，因其原料来源广泛，配制容易。从已发生的爆破案件分析，可以发现恐怖分子所使用的炸药主要有T/R炸药、塑性炸药、胶质炸药、硝酸铵类混合炸药、氯酸钾类混合炸药和黑火药等。
2.1.3 起爆组件
起爆组件是由各种器材和元件组成，并为起爆药提供一定能量的装置系列。起爆组件是爆炸装置的核心部分。一般由控制组件、火工品组件和连接组件组成。
2.2 爆炸装置的分类
根据使用方式和结构不同，爆炸装置形成了多种类别。随着科学技术的发展，爆炸装置的科技含量也越来越高，性能越来越先进，外形越来越隐蔽，结构原理越来越复杂。按起爆装置构造可分为机械类、电气类、电子类、化学类、光电类、磁性类等；按发火方式可分为人工点燃、撞击发火、拉发、松发、压发、定时类、光电系统、反能动类等；按外形包装可分为有包装和无包装两类，有包装的又分为金属包装、非金属包装，又有软包装和硬包装之分。除此之外，还可以按以下方式分类。
2.2.1 按制作方式分类
分为制式爆炸物和非制式（应用）爆炸物两类，制式爆炸物包括军队、公安、武警部队或其它安全部门装备的各种雷管、弹药和爆破器等爆炸物。非制式爆炸物主要是指根据单一的使用目的，利用就便材料制作的爆炸物。
2.2.2 按控制系统分类
（1）直接触发式。即在外力作用下发火的爆炸装置，如各种拉发、压发、松发的爆炸装置。
（2）自控式。各种定时爆炸装置，如定时炸弹等。
（3）遥控式。又分为有线遥控和无线遥控两类。
有线遥控：用长电源导线远距离电起爆：利用有线通信系统控制起爆装置，如电话、传真机等。
无线遥控：电磁波起爆、红外线起爆、利用无线电通信起爆等，如用移动电话、对讲机等组成的爆炸装置。
3 国内外恐怖爆炸物探测技术现状
前面提到，恐怖爆炸物具有形态各异、原理多样、伪装巧妙等特点，增加了可靠探测和识别难度。无论爆炸装置如何变化，其基本组成不会改变，只有抓住根本，应针对性地采用多种探测技术和装置，才能达到较高的探测率[4]。
3.1 外观识别
外观识别是最直观有效的方式，检查人员本身应通过专业培训，了解常用炸药的颜色、密度、气味、形态等物理特性，掌握无线电等相关专业知识，具备很高的爆炸知识和技能，有敏锐的洞察能力，对可疑的用品、包裹、瓶装液体、电子产品等物品通过看其外观、摸其质地、嗅其气味、掂其重量、拆其包装、探其实质等方式，进行综合判断，实现探测目的。
3.2 仪器探测
爆炸装置探测仪器品种多样，但由于受环境、探测时间和成本等条件制约，目前普遍使用的仪器主要有以下三种。
3.2.1 袖珍金属探测器
袖珍金属探测器通过探测爆炸物金属外包装和金属部件的方式到达探测爆炸物的目的。它采用低频电磁感应探测技术，其原理是电磁感应定律，当发射机以交变电流I1供给发射线圈时，就会在发射线圈的周围空间建立同频的交变磁场H1，称为一次场。如果在这个交变磁场穿过金属导体，则由于电磁感应作用使金属导体内产生与一次场同频率的二次感应电流I2 ，这是一种涡流。这个涡流又使周围空间形成交变磁场H2，称为二次场或异常场。利用接收线圈接收二次场或一次场与二次场的总合场，并在接收机上读出相应的场强数值，同时显示声、光或振动信号，就可以通过对二次场或总合场变化规律的分析，达到探测金属的目的。
袖珍金属探测器[5]只能区分金属与非金属，不能辨别物体的大小和形状，同时受环境影响虚警率较高，由于这些不足，只能作为一种辅助探测手段。
3.2.2 金属探测门
金属探测门同样是通过探测爆炸物金属外壳和金属部件的方式达到探测爆炸物目的。除应用电磁感应原理制成金属探测门外，还有利用高磁导率的坡莫合金，其磁通量密度（磁感应强度）B与外磁场H之间成非线性关系，外磁场的很小变化，即引起磁感应强度B很大的变化，可以说它对磁场的变化起到了“放大”作用，采用该原理制成的金属探测门具有很高的灵敏度。与“袖珍金属探测器”相同，对于无金属壳体、无金属部件或只含微量金属的爆炸物来说，是无法探测到的。
3.2.3 X射线成像探测系统
X射线成像系统是安全检查的主要设备之一，通过X射线对物体进行扫描，对受检物体成像，根据成像物品形状、材料密度等特征，判断是否有爆炸物。由于X射线可对人体造成伤害，因此使用上受到很大限制。通过改进的X射线成像系统有四种，一是低剂量X射线荧光系统，检测物体时只需一个X光脉冲，其持续时间仅0.01 秒，使X射线的剂量减小到0.1 毫仑以下，然后再将图像增强到10万倍以上，用视频存贮器存贮，使图像长期显示在监视器上；二是飞点扫描成像系统，也是低剂量成像系统，是以一小束点状X射线垂直扫描，配合传送带上的物体的平行推进，组成透视图像显示在监视器上；三是飞线扫描成像系统，为了将X射线的剂量减低到最小限度和提高对物体识别的准确性，用线性X射线代替飞点扫描，将接收器改为多层金属传感器，并以数字存贮器存贮图像；四是多重能量X射线成像系统[6]，为了提高鉴别率，采用不同能级的多个放射源，从不同方向检查的方式等。
除以上检测方式外，还有点燃识别、水解试验、化学显色和动物法等方式。
3.3 几种检测手段的发现率比较
目前，世界上对爆炸物的检测方法很多，每种方法都存在一定的局限性，加拿大警方曾在DC-8飞机内放置爆炸物，用各种手段搜排，其试验结果见表1。
表1 三种检测方式的试验结果
经验证明，最好的方法是综合性检测，以人工搜排为主，用警犬嗅探、炸药探测器为辅的探测方式，效果最佳。各种检查方法的发现率见图1。
图1 各种检查方法的发现率比较表
从图1的统计中可以看出，单一的探测方式是不够的，应采用多种手段进行综合探测，才能取得较高的发现率。根据图一的统计结果，开发研制炸药探测器应是提高爆炸物发现率的重要途径。
4 核电四极矩探测技术
随着探测技术的发展，爆炸物探测手段呈现多样性特点，就仪器探测而言，除前文涉及的电磁感应探测仪器外，还有谐波雷达探测技术、高频复合探测技术、红外成像探测技术、合成孔径雷达探测技术和声学探测技术等，这些探测技术的本质，均是从爆炸物的附着物入手而开发研制的探测仪器，它们或关注于外壳或内部的金属材料，或关注于电子电路中的PN结现象，或关注于形状尺寸和外形特点及与周围介质的热量梯度差和材料密度变化等。对于爆炸物种类多样、原理各异的情况，对其附着物的探测均不同程度存在局限。炸药是爆炸物最本质的特点，研究炸药探测技术，开发以炸药为探测源的探测仪器是最直接、最有效的方法。
炸药探测技术一直受到人们关注。从20世纪60年代开始，先后试验了多种技术，直到20世纪90年代后期才得到突破性进展，2008年前后实现实用化程度。核电四极矩探测技术[7]就是其中颇受重视的方法之一。
组成物质分子的原子由原子核和电子构成，原子核一般由若干个质子和中子构成，其中，质子带正电荷，中子不带电荷，原子核是一个具有一定形状和电荷分布的带电体。在考虑原子核与周围电磁场相互作用时，不再把原子核看作点电荷，而是精确地把原子核看成一个点电荷、一个偶极体和一个四极体的组合，形象地说，不再把原子核看成一个带电对称球体，而是看成带电的具有对称轴旋转椭圆体，每个原子核总是处在周围带电粒子所形成的电磁场中，原子核与这样的电场将发生相互作用，呈现一定的电矩，即电四极矩。由于电四极矩的作用[8]，使原子核具有相应的能量，表现为一系列分立的能级，如果外部施加一电磁场，电磁场的频率与普朗克恒量的乘积等于原子核电四极矩能级能量差时，原子核则吸收外部能量而产生能级跃迁，跃迁到高能级，处于高能级的原子核也会发射电磁波而回到低能级。这就是原子核电四极矩共振。
从以上分析可也看出，要产生电四极矩共振，必须满足三个条件：一是原子核的电四极矩不为零；二是这个原子核周围的电场梯度不为零；三是有合适频率的外加电磁场。前二者是物质本身的特性，后者是人为施加的外部条件。对于一种物质分子来说，前二者具有唯一性的特点，所以，一旦检测到电四极矩共振信号，则不但可以判明是哪种原子核，而且可以判明是什么物质分子，这就是它的独到之处。
电四极矩共振时，物质所吸收或发射的一定频率或一组频率的电磁波，成为该物质的判别依据。梯恩梯和黑索今中N14元素的含量远远高于土壤、壳体和空气中的N14，N14原子核的电四极矩不为零，梯恩梯和黑索今分子内电场梯度也不为零，具备产生电四极矩共振的内部因素。我国是第一个测出黑索今电四极矩共振频率和谱线的国家。知道梯恩梯和黑索今的电四极矩共振频率后，可以制作相应的电子技术装置，在引起物质电四极矩共振的同时，设法检测到电四极矩共振信号，作为被探测空间存在梯恩梯或黑索今的依据。达到探测炸药的目的。
检测电四极矩共振信号的主要困难在于信号太弱，主要应采用较强功能的弱信号接收技术，二是研制异形天线作为探头。
5 结 论
电四极矩的优点是无放射性物质，环境适应性胜于X射线装置，具有探测覆盖面广、探测率高、虚警率极低、探测速度快等特点。所以这种原理一经提出就受到重视，目前，安检设备已经得到应用，可以预计，便携式的电四极矩探测器不久即将面世。
参考文献:
[1] 章春明.从国际恐怖活动看我国的爆炸犯罪[J].云南公安高等专科学校学报,2001(01):60-62.
[2] 吴奇迹,刘泉利,温泽锋,等.现阶段爆炸恐怖袭击防范对策研究[J].科技视界,2014(27):171+290.
[3] 娄建武.废弃火炸药和常规弹药的处置与销毁技术[D].北京:国防工业出版社.2007.
[4] 黄魁,林远斌,吴腾芳,等.国外爆炸物探测与识别技术综述[J].爆破器材,2007(03):34-38.
[5] 洪文峰,魏立峰.智能金属探测器设计[J].工矿自动化,2013,39(04):40-43.
[6] 刘明慧,李晨明.X射线成像技术在电力系统输电线路复合材料杆塔检测中的应用[J].无损探伤,2018,42(03):47-48.
[7] 房旭民,徐政,徐玉清,等.核四极矩共振炸药探测技术在探雷中的应用[J].同济大学学报(自然科学版),2003(06):719-723.
[8] 高攀,金耀辉,张国进,等.基于核四极矩共振原理的炸药探测方法研究与实验[J].波谱学杂志,2008(03):371-378.