肌肤包覆下毒品/爆炸物能散检测的初步研究

摘要

本文以海洛因、TNT等物质为研究对象，利用能量散射技术初步研究了毒品/爆炸物及肌肤包覆下它们的检测，分析了几何光路对探测的影响，并对图谱进行了滤波及寻峰处理。实验过程中首先利用XRD实验方法获得毒品/爆炸物的衍射数据，以这些数据为依据分析了前向散射和背向散射条件下海洛因等物质的探测数据，及前向散射条件下肌肤包覆海洛因的数据。证实了相干散射技术探测肌肤包覆条件下毒品/爆炸物的可行性及前向散射和背向散射对不同物质探测的影响，确定了针对海洛因的检测中使用前向散射更具有优势。并在前向散射条件下，就不同探测角度，对毒品/爆炸物进行了探测，得出了最佳探测角度。为了分析样品空间取向和其他因素对探测的影响，在样品所处的二维平面内对样品进行了顺时针不同角度的旋转，发现样品衍射空间强度分布具有非均衡性。 本文主要的贡献是探索了使用普通X光机代替同步辐射光源，在一定的光路几何条件下利用相干散射技术检测毒品/爆炸物及包覆条件下的毒品/爆炸物，并分析和处理了实验数据。此外利用自制气敏传感器对实验室进行了实时的环境监控。工作欠缺之处是该技术在毒品/爆炸物探测方面研究的广度及深度不够，有待继续努力。

目录

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声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2毒品/爆炸物介绍

1.2.1毒品介绍

1.2.2爆炸物介绍

1.3目前已有的检测方法与技术

1.4目前正在发展和研究的相关技术与研究

1.4.1 X射线相干散射技术

1.4.2通过式安全型人体内外X射线检测技术

1.5本论文研究的内容及意义

1.5.1研究内容

1.5.2所做工作的意义

1.6本文结构层次安排

第二章X射线基础

2.1 X射线概述

2.2 X射线的产生

2.3 X射线管工作条件的确定

2.4 X射线光谱

2.4.1 X射线连续光谱

2.4.2 X射线特征光谱

2.5物质对X射线的吸收，实验波长及滤波片的选择

2.5.1物质对X射线的线吸收系数

2.5.2物质对X射线的质量吸收系数

2.5.3物质对X射线的吸收系数与波长及元素的关系

2.5.4 X射线波长的选择(靶材)

2.5.5 X射线滤波片选择

2.6晶体对X射线的衍射

2.6.1 X射线衍射方程

2.6.2 X射线衍射强度

2.7 X射线的检测

2.7.1正比计数管(PC)

2.7.2NAI(TL)闪烁计数管(SC)

2.7.3固体检测器(SSD)

2.7.4成像屏(Imaging plate)

2.8 X射线的防护

第三章X射线衍射及能量色散设备(多功能衍射仪)

3.1 X光设备概述

3.2 X射线源构成

3.2.1 X射线管

3.2.2 X射线管高压发生器及其控制电路

3.2.3 X射线管保护电路

3.3两种衍射几何

3.3.1平行光束型

3.3.2聚焦光束型

3.4衍射仪的光路系统

3.4.1发散狭缝

3.4.2接收狭缝

3.4.3防散射狭缝

3.5 SM-3F型石墨弯晶单色器

3.6 X射线强度测量记录系统

3.6.1 X射线检测器

3.6.2与探测器配套的其他电路

3.7衍射仪控制及衍射数据采集分析系统

3.7.1衍射仪控制操作系统

3.7.2衍射数据处理分析系统

3.8小结

第四章毒品/爆炸物探测实验及探测数据分析

4.1 X射线相干散射实验技术

4.2实验仪器及实验方法

4.3实验初步结果及分析

4.3.1 X射线衍射实验

4.3.2 X射线能量色散实验

4.3.3肌肤包覆样品的相干散射探测实验

4.4小结

第五章毒品/爆炸物图谱处理分析及实验室环境检测

5.1傅立叶及小波变换基础

5.1.1傅立叶变换

5.1.2短时傅立叶变换

5.1.3小波变换和自适应时频窗

5.1.4小波变换的Mallat算法

5.2原始数据的滤波及寻峰处理

5.2.1低通傅立叶滤波(去除稳定信号中的噪声)

5.2.2小波滤波(去除非稳定信号中的噪声)

5.2.3峰值点检测(奇异点检测)

5.3毒品/爆炸物自动分析系统初步分析

5.4实验室环境检测

5.4.1碳纳米纤维的制备

5.4.2薄膜传感器制备

5.4.3有毒有害气体检测

5.5小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间取得的成果

致谢