本發明專利技術公開了一種利用核磁共振(NMR)技術檢測容器中的危險物質的方法。前體（例如H2O2）和/或氮在所述容器中的液體中的存在性通過以下方式測定：將所述容器置于靜磁場中，用頻率對應于質子NMR和14N?NMR的電磁脈沖激發所述容器，以及通過探頭接收射頻(RF)信號。激發脈沖被構造成使得能夠檢測所述容器中前體和氮的存在性，并可包括短RF脈沖的序列。氮和/或爆炸性前體的存在性通過檢測并評價得自接收到的RF信號的NMR測量信號振幅和弛豫時間而測定。本發明專利技術還公開了根據前述方法的設備，所述設備包括生成磁場的磁體和生成RF脈沖并接收來自樣品容器的NMR測量信號的探頭。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術公開了一種利用核磁共振(NMR)技術檢測容器中的危險物質的方法。前體（例如H2O2）和/或氮在所述容器中的液體中的存在性通過以下方式測定：將所述容器置于靜磁場中，用頻率對應于質子NMR和14N?NMR的電磁脈沖激發所述容器，以及通過探頭接收射頻(RF)信號。激發脈沖被構造成使得能夠檢測所述容器中前體和氮的存在性，并可包括短RF脈沖的序列。氮和/或爆炸性前體的存在性通過檢測并評價得自接收到的RF信號的NMR測量信號振幅和弛豫時間而測定。本專利技術還公開了根據前述方法的設備，所述設備包括生成磁場的磁體和生成RF脈沖并接收來自樣品容器的NMR測量信號的探頭。【專利說明】利用基于核磁共振的測量值檢測容器中的危險物質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 TODETECT 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。專利技術背景1.
本專利技術整體涉及核磁共振(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?！N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。專利技術概要根據以上情況，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(Te)的函數，諸如有效多脈沖序列信號衰減時間(T2eff),例如在CPMG型脈沖序列期間。本專利技術還公開了一種根據前述方法的設備(或系統)，它包括永久磁體或電磁體和探頭，磁體生成靜磁(B。)場，而可將容器置于其中或其上；探頭包括單個線圈或多個線圈，這些線圈生成RF脈沖并接收來自樣品容器的衰減信號。作為另外一種選擇，可利用超導磁體生成靜磁場。脈沖傳輸和信號接收元件可以是相同或不同的探頭。如本領域的技術人員將認識到，該設備可包括開展以下任務所需的硬件(例如，基于電子器件的處理器)和/或軟件:對信號進行處理以檢測和評價NMR信號振幅和弛豫時間，以及執行本文所述的任何其他測定和計算以檢測爆炸性前體和/或氮。應當理解，上述特征以及要在下文闡述的那些特征可僅以本文所示的相應組合而使用，但是也可在不脫離本專利技術范圍的情況下以其他組合使用或分開使用。在查閱以下附圖和詳細說明后，本專利技術的其他裝置、設備、系統、方法、特征和優點對本領域的技術人員將是顯而易見的或將變得顯而易見。本專利技術旨在將所有此類另外的系統、方法、特征和優點包括在本說明書內、包括在本專利技術的范圍內或由所附權利要求書進行保護。附圖簡述通過參照以下附圖可以更好地理解本專利技術。附圖中的組件未必按比例繪制，而是將重點放在示出本專利技術的原理上。在附圖中，相同的參考標記在所有不同的視圖中表示相應的部分。圖1A顯示了硝酸14N核磁共振(NMR)信號衰減的時間序列的坐標圖，其中使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)脈沖序列進行32次掃描的快速累積。圖1B顯示了硝基甲烷14N NMR信號衰減的時間序列的坐標圖，其中使用CPMG脈沖序列進行32次掃描的快速累積。圖2顯示了柱狀圖，示出了基于圖1A和圖1B的時間序列坐標圖的瓶子掃描儀的改善的檢測靈敏度。圖3顯示了坐標圖，示出了低濃度過氧化氫(H2O2)和水的測得信號衰減時間(T2eff)的比較。圖4顯示了坐標圖，示出了無危險液體和過氧化氫(H2O2)混合物的有效信號衰減時間(T2eff)與自旋晶格(T1)測量的區域。圖5A顯示了坐標圖，示出了對于制藥級過氧化氫(H2O2)而言具有變化回波時間(TE)的CPMG脈沖序列的有效信號衰減時間(T2eff)。圖5B顯示了坐標圖，示出了對于水(H2O)而言具有變化TE的CPMG脈沖序列的T丄2effο圖6A顯示了對于以下物質而言在兩個間隔回波時間下的T2eff的比率的柱狀圖:純過氧化物、蒸餾水、純朗姆酒、50%低濃度過氧化物與50%朗姆酒以及50%過氧化物與50%水。圖6B顯示了對于以下物質而言T2eff和T1的比率的柱狀圖:低濃度過氧化物、蒸餾水、純朗姆酒、50%過氧化物與50%朗姆酒以及50%低濃度過氧化氫與50%水。圖6C顯示了對于以下物質而言具有長TE的T2eff與具有短TE的T2eff乘以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種檢測危險物質的方法，所述方法包括：將容納液體樣品的非金屬容器置于靜磁場中；向所述液體樣品施加頻率對應于所述靜磁場中的質子NMR頻率的第一NMR脈沖序列；接收響應所述質子NMR頻率的來自所述液體樣品的第一多個NMR測量信號；測量接收到的所述多個NMR測量信號的弛豫時間；向所述液體樣品施加頻率對應于所述靜磁場中的14N?NMR頻率的第二NMR脈沖序列；接收響應所述14N或所述質子NMR頻率的來自所述液體樣品的第二多個NMR測量信號；以及測量所述第二多個NMR測量信號的信號振幅。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：P·J·普拉多，
申請(專利權)人：P·J·普拉多，
類型：發明
國別省市：美國;US
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