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(cái)產(chǎn)損失，因此對(duì)先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)一直存在迫切要求。為應(yīng)對(duì)此類威脅，化學(xué)、生物、放射性及核物質(zhì)探測(cè)器隨之應(yīng)運(yùn)而生。

　　2010年10月29日，即將從也門起飛前往美國(guó)的貨運(yùn)飛機(jī)上，在兩個(gè)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(guó)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(jiǎn)稱為CBRN)襲擊并非只出現(xiàn)在遙遠(yuǎn)的戰(zhàn)場(chǎng)。

　　CBRN探測(cè)技術(shù)背景

　　CBRN探測(cè)器能夠?qū)Ω鞣N有害物質(zhì)的襲擊更加及時(shí)地做出反應(yīng)。過去手持探測(cè)器技術(shù)都是基于離子遷移率光譜測(cè)定技術(shù)(ion mobility spectrometry，簡(jiǎn)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(cè)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(cè)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(jiǎn)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(jìn)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(kù)，這樣可以對(duì)當(dāng)時(shí)的情況做出判斷，可以及時(shí)為用戶提供相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)信息?！蹦壳按祟愒O(shè)備的探測(cè)技術(shù)在靈敏度和可靠性上都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，從而大大提高了探測(cè)準(zhǔn)確率。

　　Idaho技術(shù)公司生物防衛(wèi)部市場(chǎng)經(jīng)理Lou Banks表示，在生物制劑探測(cè)方面，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction，簡(jiǎn)稱PCR)技術(shù)已經(jīng)成熟，已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，開始應(yīng)用在手持生物制劑探測(cè)儀上。他認(rèn)為：“PCR作為一項(xiàng)分子技術(shù)，能夠探測(cè)到病原體DNA的數(shù)量，從而大大提高了靈敏度。”

　　基質(zhì)輔助激光解吸-飛行時(shí)間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight，簡(jiǎn)稱MALDI-TOF)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了生物制劑探測(cè)的進(jìn)步。IB咨詢公司的咨詢師Rutger Gaasbeek認(rèn)為：“在對(duì)物質(zhì)進(jìn)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(jìn)入民用，如醫(yī)療等領(lǐng)域?！?/P>

　　通過化學(xué)試劑增強(qiáng)探測(cè)能力主要是為了獲得更多的檢測(cè)范圍和更高的靈敏度。“過去，只有化學(xué)戰(zhàn)劑(CWA)探測(cè)能力擴(kuò)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(cè)器逐漸能夠探測(cè)到更多的氣體，從而更好地滿足了民用安保對(duì)探測(cè)的需求。”

　　放射性探測(cè)器通常分為兩類：人體輻射探測(cè)器(personal-radiation detector，簡(jiǎn)稱PRD)和放射性同位素識(shí)別裝置 (radioactiveisotope identification devices，簡(jiǎn)稱RIID)。Morpho Detection公司項(xiàng)目經(jīng)理Lester Koga說：“PRD通常用于個(gè)人防護(hù)和基礎(chǔ)研究。而RIID則用于識(shí)別放射性同位素，從而確定受測(cè)物的危險(xiǎn)等級(jí)，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)?！?/P>

　　要想確定探測(cè)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(cè)的讀數(shù)越精確，產(chǎn)生的誤判就越少，”Koga表示。

　　對(duì)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(jìn)行操作，因此需要進(jìn)行低溫冷卻。這限制了此類探測(cè)設(shè)備的尺寸、重量和電池使用時(shí)間，Koga解釋道。

　　使用新的探測(cè)材料，如碲化鎘鋅(CZT)，可在不降低放射性探測(cè)精度的情況下減輕探測(cè)設(shè)備的重量，同時(shí)滿足便攜的要求。Koga指出：“CZT可達(dá)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(shí)別放射性同位素，其攜帶也比HPGe材料的探測(cè)器更為方便?！盋ZT與廉價(jià)的普通碘化納材料探測(cè)器相比，其應(yīng)用障礙在于其高昂的價(jià)格。

　　第一道防衛(wèi)線

　　相對(duì)于便攜式設(shè)備來說，使用固定設(shè)備上往往會(huì)造成體積過分龐大，且功耗的要求也無法滿足，但事實(shí)上，在手持式、移動(dòng)式及固定式探測(cè)器上所使用的基本的傳感器技術(shù)仍然一致。人們?cè)谘邪l(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(cè)器。同時(shí)使各種儀器，包括便攜式和固定儀器，具備更強(qiáng)的CBRN探測(cè)能力。其中最主要的區(qū)分在于儀器的使用者對(duì)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(dòng)人員由于任務(wù)各異，對(duì)于探測(cè)器的使用會(huì)有不同的要求。在各種情況下，為了達(dá)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(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，以及任務(wù)要求的不同，手持、移動(dòng)及固定探測(cè)儀使用都比較頻繁。Rothbacher說，探測(cè)器的檢測(cè)范圍越廣，就越昂貴。利用儀器設(shè)備內(nèi)置的軟件可進(jìn)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(jìn)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(dòng)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(hù)要求的差異性。值得注意的是移動(dòng)式探測(cè)儀也可當(dāng)作固定探測(cè)儀使用，在一個(gè)控制管理中心的龐大探測(cè)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)。只要具備充裕的電池供電能力，移動(dòng)探測(cè)儀可以持續(xù)使用更長(zhǎng)時(shí)間。

　　金融危機(jī)對(duì)CBRN也產(chǎn)生了沖擊?！敖?jīng)濟(jì)衰退造成了政府資金的減少，這確實(shí)影響了全球許多國(guó)家政府的采購(gòu)習(xí)慣，例如美國(guó)，以及歐洲、亞洲的一些國(guó)家，”Rothbacher說。一些新興地區(qū)市受到的影響卻比較小，如經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的新興經(jīng)濟(jì)體，商機(jī)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?！跋鳒p預(yù)算對(duì)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(jì)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M(fèi)onica Heyl表示，在美國(guó)，軍方和國(guó)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(jì)劃需要放在首要位置的原因。

　　探測(cè)網(wǎng)絡(luò)

　　從某種意義上來說，一臺(tái)探測(cè)儀，無論是手持、移動(dòng)還是固定設(shè)備，都是一個(gè)CBRN探測(cè)、分析及識(shí)別設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的前端工具。探測(cè)器所提供的數(shù)據(jù)即可作為獨(dú)立的工具，也可作為網(wǎng)絡(luò)的一部分，這個(gè)工具或網(wǎng)絡(luò)將對(duì)危險(xiǎn)物質(zhì)做出正確判斷和識(shí)別，從而協(xié)助移動(dòng)或固定檢驗(yàn)室的工作?！爱?dāng)進(jìn)入可能發(fā)生CBRN行為的建筑內(nèi)時(shí)，手持式檢測(cè)儀是很有用的，因?yàn)樗軌虬l(fā)出警告，并確定可疑物質(zhì)的位置，”Heyl說道，“稍后可以在實(shí)驗(yàn)設(shè)備中對(duì)可疑物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)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(dòng)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(duì)特定物質(zhì)的探測(cè)和識(shí)別取決于不同客戶與國(guó)家的具體要求。Anttalainen表示：“通常情況下需對(duì)獨(dú)立的多個(gè)樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，以確定探測(cè)的結(jié)果。然而這取決于用戶。探測(cè)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(cè)器對(duì)取樣區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)?！?/P>

　　數(shù)據(jù)和樣本的傳輸

　　將測(cè)得數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫(kù)主要有兩種方式。第一種，對(duì)于諸如放射線這樣的無形危險(xiǎn)，手持式輻射探測(cè)器的內(nèi)置空間可以存儲(chǔ)其頻譜記錄。Koga提到：“目的是為了在放射源進(jìn)行檢測(cè)之后，進(jìn)行非現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)一步分析，或?qū)⒂涗浵聛淼念l譜發(fā)送給配備了更加強(qiáng)大設(shè)備的相關(guān)小組或部門，以進(jìn)行更高級(jí)的分析?！碧綔y(cè)器檢測(cè)到的電子信號(hào)也可以通過無線或有線傳輸方式傳送到中央數(shù)據(jù)庫(kù)，以進(jìn)一步查詢或研究。而且CBRN探測(cè)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(duì)有形物質(zhì)，如化學(xué)、生物制劑與氣體的威脅。除了要探測(cè)到這些威脅以外，現(xiàn)場(chǎng)工程師還需要收集樣本以便進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室分析。Heyl說道：“簡(jiǎn)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(jìn)行雙層包裝，放入另一個(gè)容器送到指定的實(shí)驗(yàn)室?！?/P>

　　現(xiàn)在，移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室得到了越來越多的應(yīng)用。使用它，可以在采樣后立即進(jìn)行測(cè)試分析，以盡快獲得結(jié)果?！斑@些實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)評(píng)估方面的重要進(jìn)步，”Germfree公司總裁Keith Landy說道。

　　移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室是靈活、可靠的，即使在嚴(yán)酷的天氣中，仍然堅(jiān)固耐用。Heyl表示：“在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)向事件負(fù)責(zé)人匯報(bào)信息，有助于做出及時(shí)的決策，以保護(hù)生命、設(shè)施及環(huán)境的完整和安全。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)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(dòng)實(shí)驗(yàn)室還能對(duì)樣本進(jìn)行存檔，然后將樣本和相關(guān)數(shù)據(jù)提供給固定實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行長(zhǎng)期保存。尤其在調(diào)查司法案件時(shí)，樣本往往需要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下進(jìn)行儲(chǔ)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(shí)，專家即可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將其處理掉。

　　只要采取了正確的方式，完整地儲(chǔ)存樣本、保存證據(jù)的移動(dòng)或固定實(shí)驗(yàn)室，均可使樣本得到良好的保存。如保險(xiǎn)箱、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、環(huán)境控制設(shè)備及控制記錄儀等，都是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的設(shè)備。在指定的入口處安裝的生物識(shí)別設(shè)備，如視網(wǎng)膜和指紋識(shí)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(jià)，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(dòng)和固定實(shí)驗(yàn)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(jià)值?！盵nextpage]

　　數(shù)據(jù)安全

　　收集探測(cè)器探測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行檢查，采取進(jìn)一步行動(dòng)。Gaasbeek提到：“當(dāng)前有一種趨勢(shì)，即將多臺(tái)探測(cè)器或報(bào)告的數(shù)據(jù)集成在一個(gè)用戶界面中，從而使得大廈業(yè)主或應(yīng)急人員對(duì)環(huán)境了如指掌。這種趨勢(shì)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(duì)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(jìn)行收集、集成，并與其他信息相關(guān)聯(lián)起來，就將成為機(jī)密，僅僅允許在一個(gè)特定的體系內(nèi)共享。Johnson 說道：“對(duì)于旨在對(duì)CBRN事件做出慎重與協(xié)同處置的機(jī)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密與分區(qū)隔離?！?/P>

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

　　更新、標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)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?yàn)榭蛻魩硎裁?。Johnson 認(rèn)為：“對(duì)于新推出的技術(shù)，會(huì)有大約5-10%的客戶愿意掏腰包，而其余的則會(huì)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(huì)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(cè)，或是這種技術(shù)是由管理機(jī)構(gòu)強(qiáng)行推廣的。”然而，通常技術(shù)升級(jí)只會(huì)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(jí)則比較少見，因?yàn)榭蛻魧幵纲?gòu)買最新的產(chǎn)品，而不是對(duì)現(xiàn)有的硬件進(jìn)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(gòu)買者。

　　目前CBRN探測(cè)儀尚無現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)。Rothbacher透露：“在歐洲，CBRN檢測(cè)設(shè)備測(cè)試機(jī)構(gòu)聯(lián)盟EU CREATIF正試圖制訂一套歐洲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)?！北奔s也對(duì)探測(cè)器測(cè)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(chǎng)，因?yàn)樵诿裼檬袌?chǎng)，對(duì)威脅等級(jí)有著不同的定義。Gaasbeek認(rèn)為：“如果測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制訂時(shí)考慮的是恐怖襲擊的情況，那么其關(guān)注點(diǎn)會(huì)放在對(duì)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(tái)，但在軍事應(yīng)用上也不可能降低所針對(duì)的威脅等級(jí)。”

　　CBRN探測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量規(guī)范的完善尚待時(shí)日。“由于探測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)仍比較有限，用戶還很難了解某種探測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，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(gòu)的儀器設(shè)備的性能，并確定它們是否能夠達(dá)到系統(tǒng)所需要的功能。

　　第三方實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)是解決這種問題的一個(gè)方法，它可以替代現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，我們不可能在一個(gè)機(jī)場(chǎng)拿真的核武器來測(cè)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(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室提供的測(cè)試報(bào)告。大多數(shù)情況下，客戶在采購(gòu)階段會(huì)在本國(guó)的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，并由最終用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?！?/P>

　　測(cè)試被限定在特殊的區(qū)域，用戶可以使用CBRN檢測(cè)模擬器進(jìn)行培訓(xùn)。Argon電子公司銷售及市場(chǎng)經(jīng)理John Saunders表示：“如今所采購(gòu)的探測(cè)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(yàn)證的要求。這就要求我們擁有對(duì)多種儀器操作進(jìn)行培訓(xùn)的能力。我們很難使用真正的探測(cè)器來達(dá)到這種要求，但是可以利用集成的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。”為了達(dá)到培訓(xùn)的目的，用戶已經(jīng)開始購(gòu)買模擬設(shè)備來代替昂貴的探測(cè)儀器進(jìn)行訓(xùn)練。

　　在市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，CBRN產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)必將走向成熟。長(zhǎng)期的研發(fā)投入也會(huì)不斷促進(jìn)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(huì)采用專業(yè)化的探測(cè)技術(shù)以獲取更高的診斷精度和更快的探測(cè)速度。Heyl表示：“在美國(guó)，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(chǎng)醫(yī)療技術(shù)移植到工業(yè)與商業(yè)實(shí)用科技中來。另外一種發(fā)展方向，是機(jī)器人的研制。過去為軍事目的研制的機(jī)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。”