用X射线标记地点

最近在常规安全方法上有多项进展。广泛用于机场、政府大楼、法院和监狱的固定和有限移动的X射线系统现正被便携式、低成本的反向散射X射线成像机所取代，这些成像机可以在任何地点设置起来。反向散射X射线成像可以发现传统穿透式X射线成像所不能发现的细节。

例如，美国科学与工程公司(American Science and Engineering)开发了Gemini双能X射线成像技术，该技术可以同时探测以前无法探测到的被检测体中的有机和无机物品(见图1)。

Gemini的Z反向散射系统具有对有机材料增强检测功能，如对片状和体状爆炸物、麻醉品和塑料武器，常规穿透式X射线成像系统经常漏检这些物品。该系统通过确定所扫描物体的材料类型(原子序数)对其进行分类，得到清晰的图像显示。

X射线光子与不同类型材料相作用后所发生的散射不同。例如康普顿散射，它与材料有关。低原子序数材料比高原子序数材料的散射更强烈。不论是在散射之前还是之后，高原子序数的元素都更易吸收X射线。

可以用基于中子的系统对X射线成像系统予以增强，以探测“脏弹”。位于克罗地亚萨格勒布的Ruder Boskovic研究所(Institute Ruder Boskovic)的专家提出了这一系统。其中，X射线可用于进行初始快速检测，确定“怀疑”区，然后将该区域的坐标传给中子系统，以最后确认。该系统通过探测相关阿尔法粒子而使用一14MeV中子束。试验表明，该系统可以准确区分贫铀、铅和铁。

劳伦斯利弗莫儿国家实验室(LLNL)开发了一种主动中子激发技术，该技术被认为是货物检测中的一个突破。该方法使用更低能级(非14MeV而是3.7MeV)，消除了常规检测技术中的氧激发而引起的氮干扰(见图2)。

LLNL的另一很有前途的技术是特定元素和金属成分脉冲快中子分析成像技术，其中包含一中子源，以及伽玛探测器、信号处理系统和一个操作显示台(见图3)。LLNL同时也在研究其它基于中子的货物检测技术。

有一个有趣的基于重力的概念，该技术不受包装屏蔽的影响，是一种被动技术。在大多数仿真中，它都能检测到裂变材料，该技术被认为是其它技术，如光子和中子探测技术的补充。LLNL的研究人员利用该技术制作的模型机可以分辨铅屏蔽中的15cm3的钚。

利用基于中子的系统不仅限于美国。欧盟正在开发EURITRACK(EUropean Illicit TRafficking Countermeasures Kit，欧洲防范违禁物品贸易装置)标记中子项目，用于检测货运集装箱。它是欧盟第6个框架计划(Framework Program)的组成部分。

标记中子检测系统(TNIS)有一个可移动式氘-氚中子发生器、位置灵敏阿尔法粒子探测器组、快中子和伽玛探测器组，以及数据获取和分析电路(见图4)。系统将于今年在克罗地亚萨格勒布Ruder Boskovic研究所集成。整个系统将于明年在法国展示。

微杠杆感测

内华达纳米技术系统公司(Nevada Nanotech System)认为货物中藏有的化学、生物和爆炸品痕量探测问题最终还是采样。该方法需要在更多地点有更多传感器来成功应对采样问题。

据此，该公司选择开发一种基于微悬臂的自感测阵列(SSA)，检测化学、生物和爆炸品，该公司认为这种技术可以做成一个只有两立方厘米的器件，以一个手表电池供电，价格只有几百美元。

内华达纳米技术系统公司用该系统成功检测了七种化学物，包括有毒工业品，如铵氢氧化物甲苯二异氰酸酯、甲醛以及烯丙基醇。SSA也可以探测沙雷氏菌属物，它与瘟疫有关的一种生物成分，对其它细菌使用一种新技术。同时，该系统可探测硝化甘油(TNT)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)和三甲烯三硝胺(RDX)的爆炸性蒸发物。

超声是多种用于探测货物运输品中的非法材料的技术之一。太平洋西北国家实验室(PNNL）推出了一种原形便携手提式危险品声学检测装置。它通过进行超声速度和衰减测量，无损检测和确定密闭容器中的液体。PNNL认为该系统在国土安全应用中能发挥难以估量的作用。

另一个有潜力的重要技术是光频率合成技术。国家标准和技术研究院(NIST)的研究人员展示了一个新颖的基于这种技术的系统，该系统可以快速探测多种分子的痕量残留。该技术有可能用于机场爆炸物检测、实验室化学分析和国土安全和医疗用病原体检测。NIST和位于Boulder的科罗拉多大学(University of Colorado)共同完成了这些实验。

IR热成像技术是另一个发展迅速的技术，特别是随着低成本非制冷IR成像机的发展。分析师估计IR成像和夜视相机和系统占高达20亿美元的市场。这种成像机也称微辐射热仪。

非制冷IR热成像阵列价格约是常规制冷成像机价格的一半，同时，体积更小并且工作声音低。但是，这是以牺牲灵敏度、降低响应时间为代价的，对远程应用，还要增加光学材料。其中一些缺点在制冷式中波长IR成像机中要小。

新颖的制造方法，如电光学系统设计中的方法可以实现100到500美元的被动IR传感器的硅MOEMS(微光电动机械系统)的批量生产。马赛克像素、焦平面阵列(FPA)设计中包含许多独立的微辐热仪，以电连接而构成成像像素。

成功生产并测试了两个版本。设计了一种用于早期起火阶段热点探测的小格式大像素短距离FPA(至25米)。长距离型(至100米)用于安全方面的应用。

RedShift System公司是低成本热成像开发方面的先驱，该公司目前对原始设备制造商提供用于首先应答、灭火和执法警官、以及车辆用的热光管。同时，朗讯科技贝尔实验室和Isonics公司达成了一个三年互相许可生产MEMS IR传感器的协议，用于防御和国土安全应用。该协议目标是在今年年底之前完成概念展示，之后进行商业生产。

作者：Roger Allan