Технические средства обеспечения транспортной безопасности. Детекторы паров и следов взрывчатых и наркотических веществ. 1. ИОННО-ДРЕЙФОВЫЙ ДЕТЕКТОР «КЕРБЕР» (В. И. Ушаков)

Детектор выпускается в виде портативного переносного моноблока в пылевлагозащищенном исполнении.

Питание детектора осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи постоянного тока 12 В и/или от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой (50 +/– 1) Гц через адаптер.

Зарядка встроенной аккумуляторной батареи и дополнительной аккумуляторной батареи осуществляется через адаптер или с использованием зарядного устройства от сети переменного тока 220 В.

1.1.1. Перечень обнаруживаемых веществ

ИДД «КЕРБЕР» настраивается на предприятии-изготовителе для детектирования специфицированной группы веществ. Дополнительные вещества могут быть добавлены предприятием-изготовителем. Для получения детальной информации необходимо связаться с представителем предприятия-изготовителя.

1.1.2. Технические характеристики

Требования по надежности к детектору соответствуют ГОСТ 27883.

Детектор обслуживается одним человеком и предназначен для работы как в полевых условиях (непосредственно на месте контроля), так и в условиях стационарных и передвижных специализированных лабораторий.

1.1.3. Условия эксплуатации

– температура окружающего воздуха от -10 до +50°С;

– относительная влажность до 95%,

– атмосферное давление от 84 до 107 кПа (от 630 до 800 мм. рт. ст.).

Потребляемая мощность не более 60 ВА. По климатическому исполнению детектор относится к группе С3 по ГОСТ Р 52931. Степень защиты оболочки IP2X по ГОСТ 14254.

1.3.1. Метод анализа

ИДД «КЕРБЕР» работает по методу спектрометрии ионной подвижности (СИП). Метод СИП (рис. 3) основан на разделении ионов веществ по их подвижности во время движения в дрейфовой камере в постоянном электрическом поле.

Детектор, работающий в режиме поиска целевых веществ, непрерывно забирает воздух, окружающий инспектируемый объект, со скоростью 5—10 см³/с. Забранный воздух, содержащий молекулы целевых веществ, попадает в источник ионизации на основе импульсного коронного разряда, где молекулы частично ионизируются.

Рисунок 3. Метод СИП

Процесс ионизации молекул исследуемого вещества происходит в несколько этапов. При работе прибора в разрядной камере образуются положительно и отрицательно заряженные ионы окружающего воздуха (реактант-ионы), концентрация которых существенно превышает концентрацию детектируемых веществ. При попадании в прибор целевых веществ реактант-ионы передают их молекулам заряд по механизму химической ионизации при атмосферном давлении.

Неионизированные молекулы целевых веществ и воздуха удаляются из системы, а полученные ионы удерживаются в камере ионизации с помощью ионного затвора. Через определенные промежутки времени ионный затвор открывается, и порция ионов попадает в камеру дрейфа с градиентом электрического поля Е (В/см).

Ионизированные молекулы разных веществ имеют разную скорость движения в дрейфовой камере vd в зависимости от их заряда, массы и размера. Ионы с небольшой массой приходят раньше, ионы с большой массой двигаются медленнее и прибывают к коллектору позже. Молекулярные ионы разных соединений отличаются временем прибытия к коллектору, что позволяет определить их природу.

Это время пропорционально длине дрейфовой камеры L (см) и обратно пропорционально градиенту электрического поля Е:

t_d = (1/K) (L/E)

где К – коэффициент подвижности, имеющий размерность см²В^-1с^-1.

Это соотношение носит статистический характер, т.е. верно только для скопления ионов, но не для индивидуальных ионов.

Ионная подвижность зависит от температуры и давления. Для того, чтобы можно было сравнивать значения ионной подвижности, полученные в разных условиях, значения К приводят к нормальным условиям:

K₀ = K (P/760) (273/T)

где Т – температура (Кельвин) и Р – давление (мм рт. ст.) в газовой атмосфере, в которой движутся ионы. Ко называется приведенной подвижностью (или приведенным коэффициентом подвижности).

Разделенные ионы попадают на коллектор ионного тока, сигналы с которого поступают на специальную систему усиления и обработки.

Рабочая частота ионного источника —10 Гц, то есть каждую секунду система генерирует 10 спектров. Результаты непрерывно усредняются. При этом устраняются статистические выбросы, связанные со случайными флуктуациями состава газового потока и электрическими шумами. Результаты усреднения дополнительно сглаживаются и могут быть представлены в виде «спектра» ионной подвижности (ионограммы) (рис.4). На этой кривой зависимости ионного тока от времени дрейфа имеются пики, соответствующие ионам с разной подвижностью.

Рисунок 4. Спектр ионной подвижности

Программное обеспечение детектора позволяет анализировать полученный спектр на предмет наличия пиков, по математическому ожиданию и дисперсии времени дрейфа соответствующих целевым веществам, занесённым в базу данных.

Если целевое органическое соединение найдено, и его пик превышает установленный порог срабатывания, детектор производит сигнал тревоги, мигает красный сигнальный светодиод, на дисплее высвечивается надпись «Тревога» и маркер (код) обнаруженного вещества.

ИДД «КЕРБЕР» имеет комбинированный пробозаборник, позволяющий осуществлять как забор воздуха с содержащимися в нем парами и взвешенными частицами веществ, так и забор частиц, собранных на специальной пробоотборной салфетке.

1.3.2. Отбор паров

При работе в режиме детектирования паров или взвешенных в воздухе частиц целевых веществ, входной канал, по которому подаётся проба в источник ионизации, связан непосредственно с воздухозаборным отверстием на носике прибора (рис. 5). Таким образом, анализируемая проба представляет собой окружающий воздух и содержащиеся в нем примеси.

Рисунок 5. Отбор паров

1.3.3. Отбор частиц с пробоотборной салфетки

При работе детектора в режиме детектирования частиц (рис. 6) на салфетке входной канал источника ионизации ограничен отверстием в нагревателе, в который помещается салфетка. Салфетка, представляющая собой прямоугольник из алюминиевой фольги толщиной 9—15 мкм (ГОСТ 745—2003), имеет высокий коэффициент теплопроводности и, будучи помещенной в нагреватель с температурой около 200°С, быстро (порядка 1—3 сек) нагревается.

Рисунок 6. Отбор частиц

Содержащиеся на ней частицы малолетучих органических веществ начинают испаряться и попадают во входной канал детектора.

1.4.1. Общий вид детектора

Общий вид детектора представлен на рис. 7.

Рисунок 7. Общий вид

1.4.2. Элементы управления и индикации

Элементы управления и индикации ионно-дрейфового детектора «Кербер» представлены на рис.8.

Рисунок 8. Элементы управления и индикации

1.4.3. Разъёмы внешних устройств

Разъемы для подключения внешних устройств представлены на рис. 9.

Рисунок 9. Разъемы внешних устройств

1.4.4. Маркирование и пломбирование

На каждый ИДД «КЕРБЕР» нанесена маркировка с указанием наименования, порядкового номера по системе нумерации предприятия-изготовителя, год изготовления (рис. 10).

Рисунок 10. Маркировка

Моноблок ИДД КЕРБЕР пломбируется предприятием-изготовителем с использованием гарантийных наклеек, размещённых в местах сочленения деталей корпуса (рис. 11).

Рисунок 11. Пломбирование

1.5.1. Меры предосторожности и эксплуатационные ограничения

Для обеспечения безопасности персонала и оптимального использования детектора всегда должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

Настройку и ремонт детектора должен осуществлять только отдел технического обслуживания предприятия-изготовителя или персонал, авторизованный предприятием-изготовителем. Гарантийные обязательства могут быть признаны недействительными в случае, если система была настроена, обслуживалась или ремонтировалась неавторизованным персоналом. Авторизованным считается персонал, прошедший стандартную программу подготовки на предприятии-изготовителе.

Пользователь несет ответственность за обучение своего персонала действиям, выполняемым в случае обнаружения целевых веществ. Соответствующие инструкции должны быть зафиксированы во внутренней инструкции предприятия-пользователя.

Решение о ремонте принимается исключительно предприятием-изготовителем по согласованию с Пользователем. Ремонт, который необходим в результате неправильного обращения, использования детектора или его эксплуатации с нарушением установленных правил, не является гарантийным.

1.5.2. Меры электрической безопасности

ИДД КЕРБЕР по способу защиты человека от поражений электрическим током относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0.

При работе от сети 220В ИДД КЕРБЕР должен подключаться к сети электропитания через специальные электророзетки, имеющие заземляющий контакт. Заземляющие контакты электророзеток должны быть надежно заземлены.

1.5.3. Порядок осмотра и проверки готовности ИДД «КЕРБЕР»

Извлечь ИДД «КЕРБЕР» и набор принадлежностей из транспортной упаковки и расположить их на столе.

В случае если ИДД «КЕРБЕР» долгое время находился при отрицательной температуре, выдержать ИДД «КЕРБЕР» при комнатной температуре не менее 2 часов.

Проверить готовность ИДД «КЕРБЕР» к использованию, для чего перед началом работы произвести его внешний осмотр.

Убедиться в наличии гарантийных наклеек на ИДД «КЕРБЕР». Наличие и сохранность пломб свидетельствует о сохранности детектора.

1.5.4. Действия в экстремальных условиях

ИДД «КЕРБЕР», отключенный от сети, представляет собой набор электронных плат и корпусных деталей, которые сами по себе не представляют никакой опасности.

Действия персонала в экстремальных ситуациях:

– Выключить ИДД «КЕРБЕР». Сетевые кабели отключить от внешнего питания (если они подключены).

– Переместить ИДД «КЕРБЕР» в безопасное место.

1.6.1. Подготовка к работе

Открыть сумку-чехол, вынуть ИДД «КЕРБЕР» и сетевой блок питания (если планируется работа от внешнего источника питания).

Проверить правильность установки внутренней аккумуляторной батареи (рис. 12).

Рисунок 12. Фиксация батареи

Снять защитный кожух с пробоотборного узла детектора (рис. 13).

Рисунок 13. Снятие защитного кожуха

При работе от внешнего источника питания подключить разъем блока питания к разъему 12 VDC. Для работы от аккумуляторной батареи необходимо перевести выключатель схемы питания детектора от аккумуляторной батареи в положение «1» (рис. 14).

Конец ознакомительного фрагмента.