Detector de trazas de explosivos

El límite de detección se define como la cantidad mínima de materia explosiva que un detector puede detectar de forma fiable. Se expresa en nanogramos (ng), picogramos (pg) o femtogramos (fg), siendo fg mejor que pg y pg mejor que ng. También puede expresarse en partes por mil millones (ppb), partes por billón (ppt) o partes por cuatrillón (ppq).

La sensibilidad es importante porque la mayoría de los explosivos tienen una baja presión de vapor. El detector con mayor sensibilidad es el mejor para detectar vapores de explosivos de forma fiable.

Los detectores portátiles de explosivos deben ser lo más ligeros posible para que los usuarios no se fatiguen al sostenerlos. Además, los detectores ligeros se pueden colocar fácilmente sobre robots.

Los detectores portátiles de explosivos deben ser lo más pequeños posible para poder detectar explosivos en lugares de difícil acceso, como debajo de un coche o dentro de un cubo de basura.

El tiempo de arranque de cualquier detector de trazas es el tiempo que necesita el detector para alcanzar la temperatura óptima para la detección de sustancias de contrabando.

El uso de kits de prueba colorimétricos para la detección de explosivos es uno de los métodos más antiguos, sencillos y extendidos para su detección. La detección colorimétrica de explosivos consiste en aplicar un reactivo químico a un material o muestra desconocida y observar una reacción de color. Se conocen reacciones de color comunes que indican al usuario la presencia de un material explosivo y, en muchos casos, el grupo de explosivos al que pertenece dicho material. Los principales grupos de explosivos son los explosivos nitroaromáticos, los explosivos de éster de nitrato y nitramina, los explosivos improvisados ​​que no contienen grupos nitro (que incluyen explosivos inorgánicos a base de nitrato), los explosivos a base de clorato y los explosivos a base de peróxido. ^{[ 1 ]}

La detección de explosivos mediante espectrometría de movilidad iónica (IMS) se basa en las velocidades de los iones en un campo eléctrico uniforme . Existen algunas variantes de la IMS, como la espectrometría de movilidad iónica con trampa iónica (ITMS) o la dependencia no lineal de la movilidad iónica (NLDM), que se basan en el principio de la IMS. La sensibilidad de los dispositivos que utilizan esta tecnología está limitada a niveles de picogramos (pg). La tecnología también requiere la ionización de la muestra de explosivos, lo cual se logra mediante una fuente radiactiva como el níquel-63 o el americio-241 . Esta tecnología se encuentra en la mayoría de los detectores de explosivos disponibles comercialmente, como el GE VaporTracer, el Smith Sabre 4000 y los modelos rusos MO-2M y MO-8. La presencia de materiales radiactivos en estos equipos genera problemas regulatorios y requiere permisos especiales en los puertos aduaneros. Estos detectores no pueden recibir mantenimiento in situ y pueden representar un riesgo de radiación para el operador si la carcasa del detector se agrieta debido a una manipulación incorrecta. En la mayoría de los países, los organismos reguladores exigen inspecciones semestrales de estos equipos para garantizar que no haya fugas de radiación. La eliminación de estos equipos también está controlada debido a la elevada vida media del material radiactivo utilizado.

La ionización por electrospray , el análisis de movilidad (DMA) y la espectrometría de masas en tándem (MS/MS) son utilizados por SEDET (Sociedad Europea de Detección) para el “Air Cargo Explosive Screener (ACES)”, destinado a los contenedores de carga aérea que actualmente se encuentra en desarrollo en España.

Esta tecnología se basa en la descomposición de sustancias explosivas seguida de la reducción de los grupos nitro. La mayoría de los explosivos de grado militar son compuestos nitro y presentan una gran cantidad de grupos NO₂ _. Los vapores explosivos se introducen en un adsorbente a alta velocidad y luego se pirolizan. Posteriormente, se detecta la presencia de grupos nitro en los productos de la pirólisis. Esta tecnología genera muchas más falsas alarmas, ya que muchos otros compuestos inocuos también contienen una gran cantidad de grupos nitro. Por ejemplo, la mayoría de los fertilizantes contienen grupos nitro que se identifican erróneamente como explosivos, y la sensibilidad de esta tecnología también es bastante baja. Un detector popular que utiliza esta tecnología es el Scintrex Trace EVD 3000.

Esta tecnología se basa en la luminiscencia de compuestos específicos al unirse a partículas explosivas. Su sensibilidad puede alcanzar el nivel de nanogramos (ppb). Puede aplicarse en formatos no electrónicos, como aerosoles y tiras reactivas, así como en dispositivos electrónicos.

Una ventaja clave de los dispositivos electrónicos basados ​​en quimioluminiscencia es su alta fiabilidad y resistencia a la interferencia de sustancias como perfumes, suciedad y sudor humano, así como su capacidad para funcionar eficazmente en condiciones ambientales adversas, incluyendo variaciones de temperatura y humedad. Por lo tanto, son muy útiles en el campo. Estos dispositivos no utilizan fuentes de ionización radiactiva.

Estas características son posibles gracias a la tecnología IRSSIL desarrollada por RS DYNAMICS, que impulsa el detector miniEXPLONIX Pro, compacto, rápido y potente, así como el analizador avanzado EXPLONIX 2.

El polímero fluorescente amplificador (AFP) es una nueva tecnología prometedora que se basa en polímeros sintetizados que se unen a moléculas explosivas y generan una señal amplificada al detectarlas. Cuando se utilizan compuestos que no son polímeros para este fin, la extinción de la fluorescencia por trazas de explosivos no es detectable. Cuando el polímero fluorescente amplificador en películas delgadas absorbe un fotón de luz, los polímeros en estado excitado ( excitones ) pueden migrar a lo largo de la cadena principal del polímero y entre las películas de polímero adyacentes. Estos sensores se crearon originalmente para detectar trinitrotolueno . En el AFP, la unión de una molécula de TNT produce una extinción significativa de la fluorescencia debido a la estructura conjugada de los polímeros . Se ha informado que, en la práctica, los polímeros producen un aumento de 100 a 1000 veces en la amplificación de la respuesta de extinción.

"Durante su vida útil en estado excitado, el excitón se propaga mediante un recorrido aleatorio a través de un volumen finito de la película de polímero." ^{[ 2 ]} Una vez que el TNT, o cualquier otra molécula deficiente en electrones (es decir, aceptora de electrones), entra en contacto con el polímero, se forma una denominada "trampa" de baja energía. "Si el excitón migra al sitio de la molécula deficiente en electrones unida antes de regresar al estado fundamental, el excitón quedará atrapado (un proceso no radiactivo) y no se observará fluorescencia del evento de excitación. Dado que el excitón explora muchos sitios potenciales de unión del analito durante su vida útil en estado excitado, la probabilidad de que el excitón explore un sitio 'receptor' ocupado y se apague aumenta considerablemente." ^{[ 2 ]}

Los detectores de trazas de explosivos que utilizan AFP, conocidos como detectores de explosivos Fido , fueron desarrollados originalmente bajo el programa Dog's Nose de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y ahora son fabricados por FLIR Systems . La generación actual proporciona detección de trazas de explosivos de banda ancha y pesa menos de 1,4 kg. Su sensibilidad es del orden de los femtogramos (1 × 10⁻¹⁵ ^gramos ). Esta es la única tecnología en el mercado capaz de alcanzar tal sensibilidad.

Recientemente, la espectrometría de masas (EM) ha surgido como otra tecnología ETD. La adopción de la espectrometría de masas debería reducir las tasas de falsas alarmas frecuentemente asociadas con ETD debido a la mayor resolución de la tecnología central. También utiliza un método de ionización no radiactivo, generalmente ionización por electrospray secundaria (SESI-MS). ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} Utilizada principalmente en sistemas ETD de escritorio, la espectrometría de masas puede miniaturizarse para ETD portátil.