[發明專利]利用基于核磁共振的測量值檢測容器中的危險物質

無效

• 申請號: 201280047723.6
• 申請日: 2012-09-02
• 公開（公告）號: CN103930801A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: P·J·普拉多
• 申請（專利權）人: P·J·普拉多
• 主分類號: G01V3/32
• 分類號: G01V3/32
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 孟銳

相關申請

本專利申請要求2011年9月19日提交的名稱為“APPARATUS?AND?METHOD?TO?DETECT?HAZARDOUS?MATERIALS?IN?BOTTLES?AND?OTHER?CONTAINERS”的美國臨時專利申請序列號61/627,115的優先權，該專利申請以引用方式整體并入本專利申請。

發明背景

1.技術領域

本發明整體涉及核磁共振(NMR)技術，更具體地講，涉及利用NMR無創檢查未打開的容器以篩查液體爆炸物和爆炸性前體的方法。

2.相關領域

在過去幾十年中，涉及爆炸物（包括簡易爆炸裝置(IED)）的恐怖襲擊的威脅越來越多。由于此威脅的增多，對安全的憂慮現在也更為突出并延伸到機場、海港、火車站、監獄、使館以及許多其他安全保衛及非安全保衛設施。

一種最早知道的爆炸物是火藥，它是一種由硝酸鉀、木炭和硫磺構成的固體爆炸物。然而，液體爆炸物也可由可用于正當目的并因此可合法獲得且輕易得到的常見化學品制成。簡易爆炸物可以是氧化劑和燃料的混合物，氧化劑向化學反應提供氧，而燃料則提供與氧發生爆炸性反應的要素。

雖然液體形式的爆炸物對沖擊高度敏感，但是它們可通過以下方式在密封容器中運輸：配制將化合物保持在更穩定狀態的溶液，或在單獨的容器中運輸形成爆炸物所需的組分。一般來講，液體爆炸物比固體爆炸物在化學上更容易結合并更容易點燃。

多種含氮的和基于過氧化物的化合物用于形成自制爆炸物，通常，液體爆炸物可分成含有過氧化物化合物或元素氮。過氧化氫在安檢處尤其受人關注，因為它可以用作爆炸性前體。過氧化氫與諸如木材、紙張或油的可燃物的接觸導致自燃或燃燒。當與諸如糖、醇或丙酮的材料混合時，結果將是發生強烈爆炸。過氧化氫在化學上與水類似，因而是走私爆炸性前體的理想候選目標。

微量蒸氣檢測器可用于篩查容器中的爆炸物，但是這些儀器需要與容器內的化合物直接接觸。此外，乳液和漿液類化合物（諸如硝酸銨）具有低蒸氣壓，這使得它們更難以通過微量蒸氣檢測器加以檢測。已證實諸如拉曼和紅外光譜的光學檢測技術可有效檢測某些危險液體，但是需要照射樣品并因而受到容器壁的不透明度的限制。

已證實核磁共振(NMR)是區分已知液體和未打開容器中的改變液體之間的預期參數的有效方法，也就是說，從而確保在瓶簽上指定的液體與瓶裝物匹配。然而，該方法基于內容驗證，這需要有關于所關注的所有化合物的NMR響應的廣泛知識基礎。因此，執行這樣的方法不切實際，因為知識數據庫極其廣泛并不斷變化。

因此，需要一種以高準確度和低假警報發生率快速、有效且低成本地檢測總是存在于液體爆炸物中的那些元素的方法。

發明概要

根據以上情況，提供了一種利用核磁共振(NMR)技術檢測未打開的、非金屬容器中爆炸性前體（例如過氧化氫(H₂O₂)）和氮(N)的存在性而無需打開所述容器的方法。容器中的液體中前體和/或N的存在性通過以下方式測定：將容器置于靜磁場中，用頻率對應于質子NMR（或氫，¹H?NMR）和¹⁴N?NMR的電磁脈沖激發液體中的某些NMR活性原子核（氫或¹H和¹⁴N），以及通過射頻(RF)探頭接收自由感應衰減(FID)信號（即，基于響應FID的RF信號（NMR測量信號））。激發脈沖被構造成使得能夠檢測容器中的液體中爆炸性前體（如過氧化氫）和氮（即，氮或含氮化合物）的存在性，并包括短RF脈沖的序列。所用的常見脈沖序列是Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)序列。前體和氮的存在性通過檢測并評價NMR測量信號振幅和弛豫時間而測定，其中弛豫時間包括自旋-自旋弛豫時間(T₂)，自旋晶格馳豫時間(T₁)，和間隔回波時間(T_E)的函數，諸如有效多脈沖序列信號衰減時間(T_2eff)，例如在CPMG型脈沖序列期間。