УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ И ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОБНАРУЖИТЕЛЕЙ СЛЕДОВ МАЛОЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к области обнаружения следов малолетучих веществ (например, взрывчатых и/или наркотических) и может быть использована для калибровки и проверки работоспособности соответствующих обнаружителей.
Известно устройство, предназначенное для калибровки обнаружителей паров или элементного состава взрывчатых веществ [Патент US 5648636, опубл. 15.07.1997]. В состав устройства входят навески невзрывчатых и взрывчатых веществ массами исключающими детонацию. Невзрывчатые вещества могут быть в виде подложки, сфер, волокон, покрытых взрывчатыми веществами. Кроме этого, они могут представлять собой матрицу, с внедренными в нее взрывчатыми веществами.
Известно также устройство, используемое для калибровки и проверки работоспособности обнаружителей паров, представляющее собой генератор паров, состоящий из емкости, содержащей жидкую калибровочную смесь, с отверстиями для входа и выхода, через которые продувается газ-носитель, и адсорбирующего канала, исключающего генерирование паров в отсутствие продувки газом-носителем [Патент US 8137437, опубл. 20.05.2012].
Описанные выше устройства предназначены для калибровки и проверки работоспособности обнаружителей паров. Их невозможно использовать для калибровки обнаружителей следов и микрочастиц малолетучих веществ.
Известно устройство в виде шприца (или пипетки), внутренний объем которого заполняется калибровочными смесями, представляющими собой раствор инертной матрицы и шестнадцати примесных взрывчатых веществ, непосредственное нанесение которых на пробные салфетки, входящие в комплект обнаружителей, позволяет осуществить калибровку и проверку работоспособности обнаружителей следов взрывчатых веществ [Standard practice for measuring and scoring performance of trace explosive chemical detectors, ASTM № Е2520-15]. Недостатками данного устройства являются: большое время ожидания испарения калибровочных смесей, после нанесения на пробные салфетки; опасность загрязнения окружающих предметов и калибруемого обнаружителя при растекании калибровочной смеси на пробной салфетке.
Известно устройство для калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов взрывчатых веществ, состоящее из металлического листа, используемого в качестве подложки, и прямоугольного тефлонового листа, используемого для равномерного распределения калибровочных смесей по поверхности подложки, представляющих собой растворы инертной матрицы и примеси взрывчатых веществ - [О.М. Primera-Pedrozo, Y.M. Soto-Feliciano, L.C. Pacheco-Londono, S.P. Hernandez-Rivera, High explosives mixtures detection using fiber optics coupled: grazing angle probe / fourier transform reflection absorption infrared spectroscopy // Sens. Imaging, 2008, V. 9, Issue 3-4, pp. 27-40]. Преимуществом данного устройства является уменьшенное время ожидания испарения раствора, содержащего взрывчатые вещества, после нанесения. Недостатками данного устройства являются: опасность загрязнения окружающих предметов и калибруемого обнаружителя при растекании и размазывании калибровочного раствора; плохая воспроизводимость при нанесении следов взрывчатых веществ на подложку вследствие невозможности контроля массы взрывчатого вещества, оставшейся на тефлоновом листе после равномерного распределения по поверхности подложки.
Известно устройство, представляющее собой комплект для проведения калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов малолетучих веществ, состоящий из пробной салфетки и калибровочного устройства, состоящего из емкости, заполненной калибровочной смесью, представляющей собой раствор инертной матрицы и примесных компонентов (взрывчатые и наркотические вещества), и наконечника, соединенного с емкостью, посредством которого калибровочная смесь наносится на пробную салфетку [Патент US 7856898, опубл. 28.12.2010]. Недостатками данного устройства являются: большое время ожидания испарения калибровочной смеси, после нанесения на пробную салфетку; изменение концентрации калибровочной смеси, вследствие испарения матрицы через наконечник; опасность загрязнения окружающих предметов и калибруемого обнаружителя при растекании калибровочной смеси.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов малолетучих веществ, состоящее из емкости, заполненной, по крайней мере, одной калибровочной смесью, представляющей собой раствор инертной матрицы и примесных компонентов (взрывчатые и/или наркотические вещества), и из, по крайней мере, одного наконечника, соединенного с емкостью, посредством которого калибровочная смесь наносится на детектируемую поверхность обнаружителя [Патент US 7448248, опубл. 11.11.2008]. Недостатками описанного выше устройства являются:
- большое время ожидания испарения калибровочной смеси, после нанесения;
- изменение концентрации примесей в калибровочной смеси, вследствие испарения матрицы через наконечник, приводящее к ошибке при калибровке;
- опасность загрязнения обнаружителя при растекании калибровочной смеси в момент ее нанесения.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании устройства, обеспечивающего уменьшение времени калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов малолетучих веществ и вероятности ошибки, и исключающего возможность загрязнения обнаружителя в процессе его калибровки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов малолетучих веществ, включающем емкость с отверстием, заполненную калибровочной смесью, представляющей собой матрицу из инертного вещества, не вызывающего реакцию обнаружителя, с примесью, по крайней мере, одного вещества, вызывающего реакцию обнаружителя, согласно заявляемой полезной модели калибровочная смесь представляет собой твердое тело, часть которого через отверстие выступает за габариты емкости. В качестве примеси могут быть использованы взрывчатые, наркотическое или маркирующие вещества, или вещества, вызывающее реакцию обнаружителя подобно взрывчатым или наркотическим веществам, или смесь этих веществ в любых комбинациях. В состав матрицы могут входить визуально заметные вещества и вещества, эффективно поглощающие инфракрасное излучение. Матрица может быть выполнена из материала с аморфной или слоистой кристаллической структурой. Выступающая часть твердого тела может быть закрыта колпачком, герметично уплотняющим емкость. Материал емкости и колпачка может быть непроницаемым и инертным к калибровочной смеси. Емкость или колпачок могут быть снабжены формовочным механизмом (например, в виде, по крайней мере, одного лезвия), предназначенным для резки материала калибровочной смеси и придания формы выступающей части твердого тела. Емкость может содержать механизм подачи твердого тела через отверстие. Емкость может иметь элементы, исключающие проскальзывание при давлении пальцами рук человека.
Поскольку калибровочная смесь представляет собой твердое тело, часть которого через отверстие выступает за габариты емкости, то при калибровке (нанесении калибровочной смеси на рабочую поверхность обнаружителя) нет необходимости ожидания испарения каких-либо компонентов калибровочной смеси. Следовательно, уменьшается время калибровки. Кроме того, диффузия каких-либо примесей из твердого тела существенно меньше, чем, например, из жидкости. Следовательно, меньше изменяется концентрация примесей в калибровочной смеси и меньше ошибка при калибровке. При использовании калибровочной смеси в виде твердого тела исключено ее растекание, следовательно, отсутствует опасность загрязнения обнаружителя.
Наиболее перспективным направлением использования устройства является калибровка и проверка работоспособности обнаружителей следов взрывчатых и наркотических веществ. Поэтому в качестве примеси в устройстве может быть использовано взрывчатое, наркотическое или маркирующее вещество, или вещество, вызывающее реакцию обнаружителя подобно взрывчатым или наркотическим веществам, или смесь этих веществ в любых комбинациях, что обеспечивает широкие перспективы применения заявляемой полезной модели.
Уменьшение вероятности ошибки при калибровке также достигается за счет наличия колпачка, который уплотняет емкость и предотвращает изменение химического состава твердого тела (калибровочной смеси) за счет исключения диффузии примесей из калибровочной смеси, а также за счет выполнения емкости и колпачка из непроницаемого и инертного к калибровочной смеси материала, исключающего разложение или окисление компонентов калибровочной смеси. Кроме того, наличие формовочного механизма, выполненного, например, в виде, по крайней мере, одного лезвия, способного резать материал калибровочной смеси, для придания формы части твердого тела, выступающей за габариты емкости, позволяет наносить калибровочную смесь с определенными геометрическими параметрами, используя которые, легко рассчитать объем, а по величине этого объема - массу примеси. Введение в состав матрицы визуально заметных веществ (например, пищевая добавка Е120 (кармин) красновато-пурпурного цвета) упрощает измерение геометрических параметров наносимой полосы калибровочной смеси. Введение в состав матрицы веществ, поглощающих инфракрасное излучение (например, бис-(п-диэтиламино)трифенилангидрокарбинол, который также является и визуально заметным веществом), повышает эффективность нагрева калибровочной смеси. Изготовление матрицы из материала с аморфной (например, октакозан) или слоистой кристаллической структурой позволяет эффективно наносить калибровочную смесь на поверхность. Все это также уменьшает вероятность ошибки при калибровке.
Интенсивная эксплуатация приводит к расходу калибровочной смеси. Для подачи калибровочной смеси через отверстие в емкости, устройство может быть снабжено механизмом подачи, например, шнеком или площадкой с резьбой, перемещаемой винтом, что повышает удобство эксплуатации заявляемого устройства.
Для переноса калибровочной смеси на поверхность, необходимо приложить силу, имеющую составляющую перпендикулярную поверхности, посредством пальцев рук человека. При этом возможно соскальзывание пальцев рук при манипулировании устройством. Для исключения такой возможности емкость может иметь элементы, предотвращающие соскальзывание, например, силиконовые или фторопластовые накладки, сетку неглубоких борозд. Это также повышает удобство эксплуатации заявляемого устройства.
На фиг. 1 приведена конструкция одного из возможных вариантов устройства для калибровки и проверки работоспособности обнаружителей следов малолетучих веществ.
На фиг. 2 приведен пример калибровочной зависимости, построенной на основе отклика обнаружителя следов малолетучих веществ после нанесения калибровочной смеси устройства в виде линий различной длины.
Устройство состоит из емкости 1, имеющей отверстие 2, колпачка 3, калибровочной смеси, представляющей собой твердое тело 4, формовочного механизма 5 для выступающей части твердого тела 4, механизма подачи 6 твердого тела 4 из емкости 1 через отверстие 2, элементов 7, исключающих проскальзывание при давлении пальцами рук человека.
Работает устройство следующим образом. С емкости 1 снимают защитный колпачок 3. В случае если часть калибровочной смеси, представляющей собой твердое тело 4, не выступает за габариты корпуса через отверстие 2, то с помощью механизма подачи 6 выдвигают твердое тело 4 (калибровочную смесь) из емкости 1 так, чтобы его часть выступала за габариты. С помощью формовочного механизма 5 выступающей части твердого тела 4 можно придать некоторую форму, например, усеченного конуса. Формовочный механизм 5 может быть оснащен одним (или более) лезвием для придания твердому телу 4 определенной формы. Далее, надавливая выступающей частью твердого тела 4 на поверхность элемента узла отбора пробы калибруемого обнаружителя, производят нанесение калибровочной смеси, формируя на этой поверхности, например, тонкую линию некоторой расчетной длины (можно на поверхности формировать фигуры калибровочной смеси некоторой расчетной площади). Количество вещества, вызывающего отклик обнаружителя, пропорционально длине линии. При надавливании элементы 7 обеспечивают надежную фиксацию емкости 1 в руке. Для проверки работоспособности длину нанесенной линии выбирают таким образом, чтобы нанесенное количество примеси превышало предел обнаружения данного вещества обнаружителем. Для калибровки обнаружителя, последовательно наносят линии различной длины, каждый раз фиксируя отклик калибруемого обнаружителя. Это позволяет построить калибровочную зависимость амплитуды отклика обнаружителя от количества нанесенной примеси. На Фиг. 2 приведен пример калибровочной зависимости, построенной на основе трех линий калибровочной смеси различной длины. По оси ординат отложена амплитуда сигнала отклика обнаружителя следов малолетучих веществ. По оси абсцисс - длина нанесенной линии калибровочной смеси и масса взрывчатого вещества 2,4,6-тринитротолуола, соответствующая длине линии. После использования устройства колпачок 3 устанавливается обратно на емкость 1.