يقول باحثون أمريكيون: "تتمتع بعض عائلات المتفجرات بخصائص حرارية فريدة تساعد في كشف الأبخرة المتفجرة في وجود أبخرة أخرى"
قام فريق من الباحثين من ولاية تينيسي والدنمارك بتطوير طريقة جديدة للكشف الحساس عن المتفجرات بناءً على الخصائص الفيزيائية لأبخرتها. وقد تم وصف تقنيتهم، التي يتم تطويرها الآن إلى أجهزة نموذجية لاستخدامها في الاختبارات الميدانية، في العدد الأخير من المجلة العلمية Review of Scientific Instruments.
يقول توماس ثندات، الباحث في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) وجامعة تينيسي: "تتمتع بعض عائلات المتفجرات بخصائص حرارية فريدة تساعد في اكتشاف الأبخرة المتفجرة في وجود أبخرة أخرى".
وفي الورقة التي تصف بحثهم، أظهر العلماء أن طريقتهم قادرة على اكتشاف آثار المتفجرات. كما أظهروا أنه قادر على التمييز بين المواد الكيميائية التي تعتبر متفجرات وتلك التي ليست متفجرة والتمييز بين المتفجرات المختلفة نفسها مثل: TNT وPETN وRDX.
لقد عمل العديد من الباحثين على أجهزة استشعار المتفجرات لفترة طويلة. تستخدم أجهزة الاستشعار التقليدية مطياف التنقل الأيوني، الذي يؤين كميات صغيرة من المواد الكيميائية ويقيس سرعة حركتها عبر مجال كهربائي. وفي حين أن هذه الأجهزة سريعة وحساسة وموثوقة، إلا أنها أيضًا باهظة الثمن وضخمة إلى حد ما - وهي القيود التي دفعت العديد من الباحثين في السنوات الأخيرة إلى محاولة العثور على أجهزة محمولة وأرخص ثمناً للكشف عن المتفجرات.
تركز العديد من هذه الدراسات على الأجهزة "الميكانيكية الدقيقة"، وهي أجهزة استشعار صغيرة مزودة بأجهزة كشف مجهرية ترتبط بها الأبخرة الكيميائية الموجودة في الهواء. وعندما يتم لصق المواد الكيميائية المناسبة على سطح هذه المستشعرات، فإنها تسبب حركة ميكانيكية دقيقة، وتولد هذه الحركات إشارات كهربائية يمكن قياسها.
هذه الأجهزة، نسبيًا، ليست باهظة الثمن، وهي قادرة على اكتشاف المتفجرات بحساسية، ولكن في بعض الأحيان يكون لها عيب عدم القدرة على التمييز بين المواد الكيميائية المماثلة - سواء كانت خطيرة أو غير خطيرة. فهم قادرون على اكتشاف كميات ضئيلة من مادة تي إن تي، على سبيل المثال، لكنهم غير قادرين على التمييز بين آثار البنزين.
وفي بحثهم عن أجهزة استشعار ميكانيكية دقيقة أفضل، أدرك الباحثون أنهم يستطيعون اكتشاف المتفجرات بشكل انتقائي وعلى مستوى عالٍ من الحساسية من خلال بناء أجهزة استشعار قادرة على قياس التوقيعات الحرارية للأبخرة الكيميائية.
لقد بدأوا بأجهزة استشعار قياسية، وهي أجهزة ذات أشعة مجهرية مدعومة من أحد طرفيها. وقاموا بتعديل هذه العوارض بحيث يمكن تسخينها كهربائيا عن طريق تمرير تيار من خلالها. بعد ذلك سمحوا للهواء بالمرور عبر أجهزة الاستشعار. إذا كانت الأبخرة المتفجرة موجودة في الهواء، فيمكن اكتشافها عند ربط حزمها بالعوارض.
أو بعد ذلك، من خلال تسخين الحزم لجزء من الثانية، تمكنوا من التمييز بين المتفجرات وغير المتفجرة. أعطت جميع المتفجرات التي تم قياسها أنماط تفاعل حراري فريدة ونفاذة خلال جزء من الثانية من التسخين. أظهر الباحثون في مقالتهم أنه من خلال طريقتهم، من الممكن اكتشاف كميات صغيرة جدًا من المتفجرات الممتزة - في حدود 600 بيكوجرام (جزء من الألف من النانوجرام أو تريليون من الجرام). ويحاول الباحثون حاليًا تحسين حساسية الجهاز ويقومون ببناء نموذج أولي يمكن استخدامه في التجارب الميدانية في وقت لاحق من هذا العام.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
