Все новости

Терагерцевое излучение научат видеть взрывчатку с одного импульса

За счет изменения в методике станет проще выявлять объекты, накрытые непрозрачными для видимого света препятствиями.

Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова предложили принципиально новый способ использования терагерцевого излучения — динамический, а не статический. Он заметно быстрее, и с его помощью можно анализировать образцы материалов, недоступные для других подобных методов. Соответствующая статья опубликована в журнале PLoS ONE.

Терагерцевым называют такое излучение, длины волн которого лежат между инфракрасной частью спектра (ИК) и радиоволнами. В отличие от ИК-волн большинство видов одежды и других легких препятствий для него «прозрачно». Это дает большие возможности для его применения в области безопасности (можно рассмотреть оружие или другие предметы, носимые под одеждой). Особенно ценно то, что волны эти куда меньше рентгеновского излучения поглощаются воздухом (то есть могут «видеть» не только объекты, стоящие вплотную к сканеру), а также тканями человеческого тела (нет негативного эффекта для здоровья облучаемого). Однако на сегодня методика использования терагерцевого излучения довольно примитивна. Посредством источника облучают изучаемый образец материала, а потом считывают отраженную часть излучения. Далее сравнивается набор полос поглощения терагерцевых волн образца с паттернами полос поглощения из базы данных. Если предмет «совпал» с паттерном из базы, он «опознается» как, например, оружие (или любой другой тип искомых объектов).

Хотя этот метод прост, он имеет ряд недостатков. Если объект накрыт чем-то не вполне прозрачным или упакован, то спектр частично отраженных от него терагерцевых волн может быть заметно искажен, и тогда он не будет соответствовать ничему, что можно найти в базе данных. Еще хуже, если на пути излучения будут области с разной насыщенностью водяным паром (а это довольно часто случается с предметами под одеждой).

Авторы новой работы предложили новый метод терагерцевой спектроскопии с временной зависимостью. Он основывается на облучении целевого объекта длительным импульсом широкополосного терагерцевого излучения и анализе того, как изменяется отраженный сигнал на протяжении всего времени импульса. Затем эти изменения, так же как и в первом случае, сравниваются с паттернами изменений из базы данных по разным материалам.

Исследователи решили проверить свой подход на пластиковой взрывчатке С4 (в России более известна, как ПВВ-4), включая ее образцы как с гладкими, так и с неровными внешними поверхностями. Им удалось надежно обнаружить оба образца взрывчатки терагерцевым излучением. Оказалось, что при новом методе объект не обязательно облучать под разными углами и что выявить взрывчатку теперь можно всего за один импульс — практически в реальном времени с меньшими затратами вычислительной мощности.

С4 — до сих пор наиболее распространенный у террористов всех стран вид взрывчатки, простой по составу (смесь гексогена, полиизобутилена, диоктилсебацината и моторного масла, удовлетворяющего спецификации SAE 10), но одновременно весьма мощный. Обнаружить его тяжело: стандартные методы (типа тех же собак) работают плохо, поскольку запах у данной взрывчатки крайне слабый. Возможность быстро и просто обнаружить C4 на некотором расстоянии потенциально весьма ценна для органов правопорядка. Кроме того, новая разновидность терагерцевой спектроскопии вполне пригодна и для решения ряда научных и прикладных задач за пределами борьбы с терроризмом. Например, с ее помощью возможно проведение неразрушающей дефектоскопии — поиска полостей и трещин в строениях, машинах и механизмах.