Откривање експлозивни убојни средства со технологија на рендгенски отпад - нов процес предизвикува нови надежи

НДТ во примена, развој и истражување

технологија

Откривање експлозивни убојни средства со технологија на рендгенски отпад - нов процес предизвикува нови надежи

Резиме

Технологиите за откривање на нагазни мини денес достапни за практична употреба сè уште имаат многу проблематични области како што се високи лажни стапки на тревога, недоволно докази за откривање, високи ризици за оперативниот персонал итн. Оваа ситуација доведува до релативно мал успех во расчистувањето на многу мински полиња што постојат ширум светот, и тоа Треба да се стравуваме дека големи области на земјиште во Африка, Азија и Балканот ќе останат повлечени од човечка употреба во догледно време, освен ако не се развијат и спроведат нови методи за откривање и расчистување...

Нов технолошки пристап кон откривање на нагазни мини е извршен од YXLON International X-Ray GmbH. Изработен е прототип на мобилен скенер, кој е опремен со моќна 450 kV-рендгенска цевка и користи технологија на рендгенско снопување (RRT) за сликовито претставување на закопаните нагазни мини. Новата технологија ги отвора следниве можности и предности:

  1. Длабочината на информацијата е доволна за да се препознаат редовно закопаните нагазни мини.
  2. RRT може да открие нагазни мини без метали
  3. Нагазни мини во различни типови на почва, вклучувајќи различна вегетативна покривка, се откриваат со RRT.

Како и да е, најважниот аргумент во корист на употребата на технологијата на рендгенски заден удар е фактот дека, за разлика од сите други технологии, тој овозможува сликовито претставување на закопаните предмети без предметите да се отстрануваат од нивната првобитна локација. Ова е последица на фактот дека сигналот за расејување на Х-зраци од секој озрачен волуменски елемент во почвата е директно пропорционален на неговата густина на материјалот. Технологијата на рендгенско снабдување со грб има потенцијал за мали лажни стапки на аларм и за големи веројатности за откривање. Оваа статија претставува резултати што беа постигнати со прототип скенер на полињата за тестирање на Бундесверот.

1. Општи забелешки за проблемот со нагазни мини

Копнените мини постојат во вид на противпешадиски мини (АПМ) и противтенковски мини (АТМ). На долг рок, Договорот од Отава ќе резултира со намалување на бројот на APM во сила, бидејќи производството, употребата, складирањето и дистрибуцијата се забранети во државите што го ратификувале договорот. Бидејќи тенковите мини не се опфатени со договорот, не може да се предвиди намалување на овие мини. Новите технологии за откривање на затрупаните нагазни мини ќе треба да играат многу важна улога во следните неколку децении.

Коментари за постојните технологии за откривање
Голем број технологии се користат или се во фаза на развој, но во моментов нема детектор што може со сигурност да ги открие сите познати типови на рудници под сите надворешни услови.

Постојат многу информации за постојните технологии или технологии кои се во фаза на развој. Преглед може да се најде на пр. Во Уп. [1]. До денес, детекторот за мина и детекторот за метал се најчесто користени инструменти. Со иглата за пребарување, операторот копа во земјата во редовни интервали од 2-3 см додека не добие отпор. Ова не само што е многу опасно, туку е и крајно време. Под типични услови за работа, еден чистач на мини може да пребарува само неколку квадратни метри на ден. Со детекторите за метали, стапките на успех се слично скромни. По дефиниција, детекторите за метал не откриваат мини, туку метални делови во земјата. Тука спаѓаат клинци, руди што содржат метал, фрагменти од гранати во поранешните борбени области и сл. Да биде работата уште полоша, не се откриваат рудници без метали.

Покрај рачните инструменти споменати погоре, покомплексни технологии се користат и се развиваат; за повеќето е потребно превозно средство и секое има свои предности и слабости. Радарот што продира во земјата (GPR) има одреден потенцијал за откривање, но толкувањето на сигналите е тешко. Деталите во сигналите имаат потреба од подобрување, а влажните почви може да доведат до значително намалени резултати.

Со активирање на топлинска неутрона (TNA), се открива гама зрачење од 10,6 MeV на активираниот изотоп N-14. Овој метод има голема стапка на лажни аларми од други супстанции што содржат азот, а рудниците без азот не се откриваат. Со нуклеарна резонанца на квадропол (NQR), во принцип може да се детектираат многу мали количини експлозив, но најчесто користениот експлозивен ТНТ е многу тешко да се открие со овој метод. Да бидат работите уште полоши, металните куќишта можат да ги заштитат сигналите NQR. Исто така се користат визуелни методи, но не успеваат да откријат мини во длабока вегетација. Од горенаведените размислувања, логично произлегува дека единствен метод не може да ги исполни барањата за откривање на мини. Во неколку земји се планира развој на нови, посигурни процеси засновани на комбинација на технологии. Но, дури и ако се состави најдобрата можна комбинација, нешто сè уште недостасува: сите методи се индиректни, а крајните информации произлегуваат од повеќе или помалку комплицирана обработка и толкување на сигналот. Со други зборови: лесен за употреба систем за откривање мини бара процес на сликање !

2. Основи на технологијата на рендгенско уназадување

Кога Х-зраците продираат во материјата, тие се ослабени, односно се апсорбираат или расфрлаат. За размислувањата во оваа работа, интересното дејство е расејувањето на Х-зраци (расејување на Комптон). Физиката на расејување на Комптон може да се најде во учебниците или во прегледните публикации како што е Реф. [2], но исто така и во специјални публикации што се занимаваат со употреба на расејување на Комптон за тестирање материјали [3-5]. Иако расејувањето со Х-зраци може да биде најсилно од сите процеси на слабеење, сигналите измерени од детекторот се многу слаби. Ова се должи на фактот дека мошне ограничените отвори на детекторот треба да се користат за доволна просторна резолуција и апсорпција на рендгенско зрачење во тест-објектот. Најголемите загуби се случуваат помеѓу центарот за расејување и детекторот бидејќи, поради ефектот Комптон, енергијата на расфрланото рендгенско зрачење е помала отколку на патот до таму.

За одредени апликации за тестирање во авијацијата, методите RRT станаа тела [3]. Можноста за откривање на корозија е од особен интерес за овој индустриски сектор. Технологијата на рендгенски отпад (RRT) ги има следниве интересни аспекти:

  1. измерениот сигнал за расејување е пропорционален на густината на материјалот на озрачениот волумен
  2. RRT бара само едностран пристап до тест-објектот
  3. можни се високи контрасти на слики.
Ова значи дека РРТ има голем потенцијал за цели на снимање во откривање на нагазна мина, што беше препознаено пред повеќе од 30 години. Главниот резултат од тоа време беше дека системите RRT базирани на изотопи не се соодветни за откривање на нагазни мини и дека рачните системи со Х-зраци не се изводливи. За разлика од вообичаените радиографски методи на Х-зраци, RRT сликите се снимаат точка по точка. Х-зраци во форма на игла се преместува над подот со механизам за скенирање, а повеќеканалниот систем за детектор овозможува паралелно стекнување на податоци за серија слики со парчиња. Во многу случаи, застапеноста на еден или неколку слоеви е доволна за да може да се дадат убедливи изјави за тест-објектот.

3. Резултати со прототипот на скенерот ComScan450

Со цел да се демонстрираат можностите на RRT за откривање на нагазни мини, YXLON разви мобилен скенер за демонстрација што е дизајниран за употреба во воени полигони. Во овој прототип, главата на скенерот е поставена на приколка, која Unimog ја вози над закопаните предмети. Моќна 450 kV рендгенска цевка и повеќеканален детекторски систем се основните компоненти на системот. Прототипот е користен неколку пати во областа за тестирање за откривање и прикажување на различни видови нагазни мини во различни услови на почва и вегетација. Некои избрани резултати се претставени подолу.

3.1 Резултати со противпешадиски мини
Најголем број затрупани нагазни мини се противпешадиските мини, сè додека се наоѓаат на земја и над вегетацијата, опасноста што тие ја претставуваат сепак може да се процени до одреден степен; За жал, повеќето од нив се длабоки неколку сантиметри во земјата. Следниот пример прикажува RRT слики од закопан рудник ППМ-2. Дијаметарот на рудникот е приближно 12 см, а претставени се и слики на слоеви од длабочина од 2 и 4 см. Структурите на капакот на рудникот се јасно видливи на сликата од првиот слој. Ниту еден рудник (камења, вегетација и сл.) Не би произведувал такви структури на рендгенската слика! На сликата од вториот слој, можат да се видат внатрешните структури на нагазната мина. Споредбата со фотографијата на нагазната мина (слика 2) покажува дека се репродуцираат многу внатрешни структури (слика 3).

3.2 Резултати со противтенковски мини
Противтенковски мини (на пример, ТМ-62, видете слика 4) се наоѓаат во многу области на светот, на пример, во Косово, Авганистан, итн. Кога се закопани, тие честопати тешко се откриваат. На слика 5, претставени се слики на парчиња RRT со ТМ-62 од 6 см и 12 см длабочина. Споредба со фотографијата покажува дека цилиндричните структури во слоевите слики можат да се користат за идентификација.

3.3 Споредба: инертни мини наспроти рудници исполнети со ТНТ
Резултатите во претходните делови беа добиени со мини исполнети со замени наместо со експлозиви. Во некои експерименти, исто така беше спроведена споредба на квалитетот на сликата и за двата случаи. Во продолжение (види слика 6) се презентирани резултатите од противтенковска мина ТМ-62 со инертно полнење и со полнење на ТНТ. Евидентно е дека квалитетот на сликата со проводници исполнети со ТНТ е барем еквивалентен и има тенденција да биде уште подобар.

4. Резиме и изгледи

Резултатите презентирани во оваа теза јасно покажуваат дека техниката на рендгенско уназадување е техника што не само што овозможува сликовито претставување на закопани нагазни мини, туку исто така покажува мноштво детали во рамките на предметите. Со RRT е пронајдена техника која има висок потенцијал за идентификација на рудниците. Само прецизна идентификација овозможува добра дефиниција на мерките потребни за расчистување или уништување на пронајдената мина.

Физичкото ограничување на длабочината на информациите на RRT се дава со процеси на апсорпција и повеќекратно расејување во почвата. Работата со скенер за прототип од 450 kV покажа дека има доволно длабочина на информации за откривање на редовно поставени нагазни мини (АПМ и АТМ).

Резултатите презентирани во оваа теза беа постигнати со прототип скенер кој беше дизајниран за употреба во одредени полиња за воени тестови. За практична употреба при пребарување мини во земји како Авганистан, Ангола, поранешна Југославија итн., Главата на скенерот мора да биде поставена на соодветно носач на возило. Слика 7 ја покажува визијата за таков иден систем.

благодарноста

Оваа работа за откривање на скриени нагазни мини е финансирана од Федералното Министерство за одбрана BMVg преку Федералната канцеларија за одбранбена технологија и набавки (BWB) во Кобленц.