眾所周知，大規(guī)模殺傷性武器的存在可能造成不可估量的傷亡和財產(chǎn)損失，因此對先進的探測技術(shù)一直存在迫切要求。為應(yīng)對此類威脅，化學(xué)、生物、放射性及核物質(zhì)探測器隨之應(yīng)運而生。

　　2010年10月29日，即將從也門起飛前往美國的貨運飛機上，在兩個看起來稀松平常的包裹中發(fā)現(xiàn)藏有炸彈，炸彈使用的是塑膠炸藥，并安裝了起爆裝置，雖然并未造成人員傷亡，但自此以后，美國航空旅行的檢查比以往更加嚴(yán)格了。大規(guī)模殺傷性武器所引起的恐怖事件告訴我們，化學(xué)(chemical)、生物(biological)、放射性(radiological)及核物質(zhì)(nuclear)(簡稱為CBRN)襲擊并非只出現(xiàn)在遙遠的戰(zhàn)場。

　　CBRN探測技術(shù)背景

　　CBRN探測器能夠?qū)Ω鞣N有害物質(zhì)的襲擊更加及時地做出反應(yīng)。過去手持探測器技術(shù)都是基于離子遷移率光譜測定技術(shù)(ion mobility spectrometry，簡稱IMS)，這種技術(shù)目前仍在廣泛使用。Hotzone Solutions公司總經(jīng)理Dieter Rothbacher 指出：“雖然采用IMS技術(shù)的儀器能夠探測到可疑物質(zhì)的存在，卻并不能確定是什么物質(zhì)，也不能通過分析獲得更多信息?！?/P>

　　近年，越來越多的探測產(chǎn)品開始采用傅立葉變化紅外光譜分析技術(shù)(Fourier transform IR spectrometry，簡稱FTIR)。Rothbacher說：“基于FTIR技術(shù)的設(shè)備儀器除了能夠?qū)σ簯B(tài)和固體的物質(zhì)進行分析，還能提供一些客觀存在的氣態(tài)物質(zhì)的相關(guān)信息。并且越來越多的儀器本身內(nèi)建了數(shù)據(jù)庫，這樣可以對當(dāng)時的情況做出判斷，可以及時為用戶提供相關(guān)的現(xiàn)場信息?！蹦壳按祟愒O(shè)備的探測技術(shù)在靈敏度和可靠性上都有了長足進步，從而大大提高了探測準(zhǔn)確率。

　　Idaho技術(shù)公司生物防衛(wèi)部市場經(jīng)理Lou Banks表示，在生物制劑探測方面，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction，簡稱PCR)技術(shù)已經(jīng)成熟，已經(jīng)走出實驗室，開始應(yīng)用在手持生物制劑探測儀上。他認(rèn)為：“PCR作為一項分子技術(shù)，能夠探測到病原體DNA的數(shù)量，從而大大提高了靈敏度?！?/P>

　　基質(zhì)輔助激光解吸-飛行時間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight，簡稱MALDI-TOF)技術(shù)的發(fā)展推動了生物制劑探測的進步。IB咨詢公司的咨詢師Rutger Gaasbeek認(rèn)為：“在對物質(zhì)進行判斷方面，PCR仍然是首選技術(shù)，但是業(yè)內(nèi)仍在努力開發(fā)MALDI-TOF技術(shù)。這些技術(shù)目前大多出于軍事目的而開發(fā)，未來必將逐漸進入民用，如醫(yī)療等領(lǐng)域?！?/P>

　　通過化學(xué)試劑增強探測能力主要是為了獲得更多的檢測范圍和更高的靈敏度?！斑^去，只有化學(xué)戰(zhàn)劑(CWA)探測能力擴展到了包含30種有毒工業(yè)及化學(xué)氣體，“Environics公司研發(fā)部門副總裁Osmo Anttalainen提到，“近些年來，手持式探測器逐漸能夠探測到更多的氣體，從而更好地滿足了民用安保對探測的需求?！?/P>

　　放射性探測器通常分為兩類：人體輻射探測器(personal-radiation detector，簡稱PRD)和放射性同位素識別裝置 (radioactiveisotope identification devices，簡稱RIID)。Morpho Detection公司項目經(jīng)理Lester Koga說：“PRD通常用于個人防護和基礎(chǔ)研究。而RIID則用于識別放射性同位素，從而確定受測物的危險等級，比如特殊核物質(zhì)、醫(yī)療核物質(zhì)、工業(yè)核材料或者自然界產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。”

　　要想確定探測到的輻射源是來自化療病人還是特殊的核材料，精確度就顯得十分重要?！耙话銇碚f，能量分辨率的百分比越低，說明放射性同位素探測的讀數(shù)越精確，產(chǎn)生的誤判就越少，”Koga表示。

　　對于小于1%的能量分辨率，高純度鍺(HPGe))是可用的最佳基準(zhǔn)物質(zhì)，但是在室溫情況下無法利用其進行操作，因此需要進行低溫冷卻。這限制了此類探測設(shè)備的尺寸、重量和電池使用時間，Koga解釋道。

　　使用新的探測材料，如碲化鎘鋅(CZT)，可在不降低放射性探測精度的情況下減輕探測設(shè)備的重量，同時滿足便攜的要求。Koga指出：“CZT可達到小于2%的能量分辨率，提高了檢出概率，與碘化納相比，能夠更準(zhǔn)確地識別放射性同位素，其攜帶也比HPGe材料的探測器更為方便。”CZT與廉價的普通碘化納材料探測器相比，其應(yīng)用障礙在于其高昂的價格。

　　第一道防衛(wèi)線

　　相對于便攜式設(shè)備來說，使用固定設(shè)備上往往會造成體積過分龐大，且功耗的要求也無法滿足，但事實上，在手持式、移動式及固定式探測器上所使用的基本的傳感器技術(shù)仍然一致。人們在研發(fā)上投入了大量精力，期望開發(fā)出輕便、可持久使用的便攜式探測器。同時使各種儀器，包括便攜式和固定儀器，具備更強的CBRN探測能力。其中最主要的區(qū)分在于儀器的使用者對的目的都各不相同。Field Forensics首席執(zhí)行官Craig Johnson認(rèn)為：“CBRN方面的專家、執(zhí)法人員以及應(yīng)急行動人員由于任務(wù)各異，對于探測器的使用會有不同的要求。在各種情況下，為了達到最佳的效果，也需要使用特定的設(shè)備?！盵nextpage]

　　由于使用者期望實現(xiàn)的目標(biāo)，以及任務(wù)要求的不同，手持、移動及固定探測儀使用都比較頻繁。Rothbacher說，探測器的檢測范圍越廣，就越昂貴。利用儀器設(shè)備內(nèi)置的軟件可進行細(xì)微的調(diào)整與故障診斷，而在一些其他設(shè)備內(nèi)的軟件根本不能根據(jù)不同情況進行調(diào)制。迄今為止，第三方儀器和內(nèi)嵌軟件還都不具備兼容性。

　　手持式設(shè)備外形尺寸、重量和能耗都受到限制，移動與固定系統(tǒng)受到這些因素的影響則較少，因此可以具備更佳性能，Anttalainen表示，還需要考慮易用性和維護要求的差異性。值得注意的是移動式探測儀也可當(dāng)作固定探測儀使用，在一個控制管理中心的龐大探測網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)一個節(jié)點。只要具備充裕的電池供電能力，移動探測儀可以持續(xù)使用更長時間。

　　金融危機對CBRN也產(chǎn)生了沖擊。“經(jīng)濟衰退造成了政府資金的減少，這確實影響了全球許多國家政府的采購習(xí)慣，例如美國，以及歐洲、亞洲的一些國家，”Rothbacher說。一些新興地區(qū)市受到的影響卻比較小，如經(jīng)濟增長較快的新興經(jīng)濟體，商機較多。

　　一些廠商停止了在研發(fā)上的投入，這有可能使得一些正在開發(fā)的技術(shù)夭折。“削減預(yù)算對新型傳感器，尤其是軍事環(huán)境中所使用的傳感器的研發(fā)產(chǎn)生了相當(dāng)大的影響。不過，經(jīng)濟衰退也許并非研發(fā)速度放緩的主要原因。Monica Heyl Associates公司首席執(zhí)行官Monica Heyl表示，在美國，軍方和國土防衛(wèi)的需求是不能打折扣的，這也許就是新品研發(fā)計劃需要放在首要位置的原因。

　　探測網(wǎng)絡(luò)

　　從某種意義上來說，一臺探測儀，無論是手持、移動還是固定設(shè)備，都是一個CBRN探測、分析及識別設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的前端工具。探測器所提供的數(shù)據(jù)即可作為獨立的工具，也可作為網(wǎng)絡(luò)的一部分，這個工具或網(wǎng)絡(luò)將對危險物質(zhì)做出正確判斷和識別，從而協(xié)助移動或固定檢驗室的工作。“當(dāng)進入可能發(fā)生CBRN行為的建筑內(nèi)時，手持式檢測儀是很有用的，因為它能夠發(fā)出警告，并確定可疑物質(zhì)的位置，”Heyl說道，“稍后可以在實驗設(shè)備中對可疑物質(zhì)進行進一步分析，從而做出細(xì)致而又精確的鑒定，這些設(shè)備可以是移動設(shè)備、組合設(shè)備或是固定設(shè)備?！?/P>

　　基于法律和取證意圖，對特定物質(zhì)的探測和識別取決于不同客戶與國家的具體要求。Anttalainen表示：“通常情況下需對獨立的多個樣本進行實驗室分析，以確定探測的結(jié)果。然而這取決于用戶。探測器設(shè)備商可幫助用戶選擇適當(dāng)?shù)娜优c分析方法，并使用探測器對取樣區(qū)域進行檢測?！?/P>

　　數(shù)據(jù)和樣本的傳輸

　　將測得數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫主要有兩種方式。第一種，對于諸如放射線這樣的無形危險，手持式輻射探測器的內(nèi)置空間可以存儲其頻譜記錄。Koga提到：“目的是為了在放射源進行檢測之后，進行非現(xiàn)場的進一步分析，或?qū)⒂涗浵聛淼念l譜發(fā)送給配備了更加強大設(shè)備的相關(guān)小組或部門，以進行更高級的分析?！碧綔y器檢測到的電子信號也可以通過無線或有線傳輸方式傳送到中央數(shù)據(jù)庫，以進一步查詢或研究。而且CBRN探測器可與其他安防系統(tǒng)相連接，只要它們之間的接口相互兼容。

　　第二種傳送主要是針對有形物質(zhì)，如化學(xué)、生物制劑與氣體的威脅。除了要探測到這些威脅以外，現(xiàn)場工程師還需要收集樣本以便進行進一步測試和實驗室分析。Heyl說道：“簡單地說，通過收集樣本，并使用預(yù)先清理干凈的容器呈放好，然后進行雙層包裝，放入另一個容器送到指定的實驗室?！?/P>

　　現(xiàn)在，移動實驗室得到了越來越多的應(yīng)用。使用它，可以在采樣后立即進行測試分析，以盡快獲得結(jié)果?！斑@些實驗室是現(xiàn)場危險評估方面的重要進步，”Germfree公司總裁Keith Landy說道。

　　移動實驗室是靈活、可靠的，即使在嚴(yán)酷的天氣中，仍然堅固耐用。Heyl表示：“在事發(fā)現(xiàn)場向事件負(fù)責(zé)人匯報信息，有助于做出及時的決策，以保護生命、設(shè)施及環(huán)境的完整和安全。移動實驗室能夠?qū)⒖煽康臄?shù)據(jù)發(fā)送給事件負(fù)責(zé)人?！绷硗?，移動實驗室還能對樣本進行存檔，然后將樣本和相關(guān)數(shù)據(jù)提供給固定實驗室，進行長期保存。尤其在調(diào)查司法案件時，樣本往往需要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下進行儲存，以滿足將來法庭取證的要求。當(dāng)確認(rèn)不再需要這些樣本時，專家即可在實驗室內(nèi)將其處理掉。

　　只要采取了正確的方式，完整地儲存樣本、保存證據(jù)的移動或固定實驗室，均可使樣本得到良好的保存。如保險箱、監(jiān)控攝像機、環(huán)境控制設(shè)備及控制記錄儀等，都是實驗室內(nèi)常用的設(shè)備。在指定的入口處安裝的生物識別設(shè)備，如視網(wǎng)膜和指紋識別設(shè)備，也是常用的附加設(shè)備?！靶碌陌卜兰夹g(shù)越來越方便，也越來越廉價，這使得我們可以采用各種安全手段更加方便地將樣本保存在移動和固定實驗室中，”Heyl說，“為了保證樣本的完整性，樣本及相關(guān)信息，如一系列的保管記錄等，必須在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境里保存，以確保在司法過程中不失去其價值?！盵nextpage]

　　數(shù)據(jù)安全

　　收集探測器探測到的可疑物質(zhì)信息，僅僅完成了工作的一半。當(dāng)不明物質(zhì)被確定后，需將探測數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)機構(gòu)，以便對識別結(jié)果進行檢查，采取進一步行動。Gaasbeek提到：“當(dāng)前有一種趨勢，即將多臺探測器或報告的數(shù)據(jù)集成在一個用戶界面中，從而使得大廈業(yè)主或應(yīng)急人員對環(huán)境了如指掌。這種趨勢在重大基礎(chǔ)設(shè)施的集成化安防系統(tǒng)或是應(yīng)急軟件系統(tǒng)中比較常見。在這些環(huán)境中，常將模型與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，以獲得對環(huán)境的最佳了解?！?/P>

　　有些與CBRN應(yīng)急處置相關(guān)的信息需要告知公眾，但如果將這些信息進行收集、集成，并與其他信息相關(guān)聯(lián)起來，就將成為機密，僅僅允許在一個特定的體系內(nèi)共享。Johnson 說道：“對于旨在對CBRN事件做出慎重與協(xié)同處置的機構(gòu)來說，數(shù)據(jù)安全是至關(guān)重要的。為了防止泄密，常見的策略是對數(shù)據(jù)進行加密與分區(qū)隔離。”

　　目前，還未發(fā)現(xiàn)有國家級或跨國的數(shù)據(jù)庫互通，雖然確實存在各國政府機構(gòu)間的協(xié)作。“在美國，類似國家核檢測辦公室和能源部這樣的機構(gòu)往往簽有協(xié)議，為本地、各州及聯(lián)邦機構(gòu)提供一切必要的支持，”Koga說道。

　　更新、標(biāo)準(zhǔn)、測試與培訓(xùn)

　　技術(shù)的更新?lián)Q代是否成功，取決于廠商能夠為客戶帶來什么。Johnson 認(rèn)為：“對于新推出的技術(shù)，會有大約5-10%的客戶愿意掏腰包，而其余的則會守著原有技術(shù)，抱著等等看的心態(tài)。他們觀望是為了看一看新技術(shù)是否會被接受。比較特殊的是，一些新技術(shù)一誕生就解決了某種懸而未絕的問題，比如貨物檢查中的氣味探測，或是這種技術(shù)是由管理機構(gòu)強行推廣的?！比欢?，通常技術(shù)升級只會出現(xiàn)在一次性設(shè)備或有固定周期可重復(fù)使用的配件和軟件，硬件的升級則比較少見，因為客戶寧愿購買最新的產(chǎn)品，而不是對現(xiàn)有的硬件進行更新。一些業(yè)內(nèi)專家發(fā)現(xiàn)，軍方往往是最新硬件產(chǎn)品的主要購買者。

　　目前CBRN探測儀尚無現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)。Rothbacher透露：“在歐洲，CBRN檢測設(shè)備測試機構(gòu)聯(lián)盟EU CREATIF正試圖制訂一套歐洲測試標(biāo)準(zhǔn)?！北奔s也對探測器測試提出了基本要求和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)往往適用于軍事領(lǐng)域，而并不適合民用市場，因為在民用市場，對威脅等級有著不同的定義。Gaasbeek認(rèn)為：“如果測試標(biāo)準(zhǔn)制訂時考慮的是恐怖襲擊的情況，那么其關(guān)注點會放在對更高的靈敏度和精確度的要求上。這些新標(biāo)準(zhǔn)看來無法在短期內(nèi)出臺，但在軍事應(yīng)用上也不可能降低所針對的威脅等級?！?/P>

　　CBRN探測儀現(xiàn)場測量規(guī)范的完善尚待時日?！坝捎谔綔y儀器現(xiàn)場實際使用的經(jīng)驗仍比較有限，用戶還很難了解某種探測儀的優(yōu)點和缺點，因此要想調(diào)整或改善現(xiàn)有規(guī)范并非易事，”Gaasbeek稱。客戶仍需完全了解所采購的儀器設(shè)備的性能，并確定它們是否能夠達到系統(tǒng)所需要的功能。

　　第三方實驗室檢測是解決這種問題的一個方法，它可以替代現(xiàn)場檢測，我們不可能在一個機場拿真的核武器來測試儀器設(shè)備的靈敏度。Anttalainen指出：“通常，儀器設(shè)備的性能證明文件是第三方研究機構(gòu)實驗室提供的測試報告。大多數(shù)情況下，客戶在采購階段會在本國的國家實驗室對產(chǎn)品進行檢測，并由最終用戶進行現(xiàn)場測試?！?/P>

　　測試被限定在特殊的區(qū)域，用戶可以使用CBRN檢測模擬器進行培訓(xùn)。Argon電子公司銷售及市場經(jīng)理John Saunders表示：“如今所采購的探測器使用的技術(shù)多種多樣，以滿足到不同的工作參數(shù)，從而提出了相互驗證的要求。這就要求我們擁有對多種儀器操作進行培訓(xùn)的能力。我們很難使用真正的探測器來達到這種要求，但是可以利用集成的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)來實現(xiàn)。”為了達到培訓(xùn)的目的，用戶已經(jīng)開始購買模擬設(shè)備來代替昂貴的探測儀器進行訓(xùn)練。

　　在市場需求的驅(qū)動下，CBRN產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)必將走向成熟。長期的研發(fā)投入也會不斷促進現(xiàn)有產(chǎn)品的改善，以獲得更高的靈敏度和準(zhǔn)確率。而在民用領(lǐng)域終，尤其是醫(yī)療領(lǐng)域，將會采用專業(yè)化的探測技術(shù)以獲取更高的診斷精度和更快的探測速度。Heyl表示：“在美國，業(yè)界與政府緊密合作，共同努力保持技術(shù)領(lǐng)先。例如，將戰(zhàn)場醫(yī)療技術(shù)移植到工業(yè)與商業(yè)實用科技中來。另外一種發(fā)展方向，是機器人的研制。過去為軍事目的研制的機器人，現(xiàn)在為了工業(yè)及醫(yī)療的需要，也開始在民用領(lǐng)域使用。”