Detector de trazas de explosivos

Los detectores de trazas de explosivos (ETD) son equipos de detección de explosivos capaces de detectar explosivos de pequeña magnitud. La detección se logra mediante el muestreo de cantidades de partículas no visibles, que constituyen "trazas". También se utilizan dispositivos similares a los ETD para detectar narcóticos. El equipo se utiliza principalmente en aeropuertos y otras áreas vulnerables consideradas susceptibles de actos de interferencia ilícita.

El límite de detección se define como la cantidad mínima de materia explosiva que un detector puede detectar de manera confiable. Se expresa en términos de nanogramos (ng), picogramos (pg) o femtogramos (fg), siendo fg mejor que pg mejor que ng. También se puede expresar en términos de partes por billón (ppb), partes por billón (ppt) o partes por cuatrillón (ppq).

La sensibilidad es importante porque la mayoría de los explosivos tienen una presión de vapor baja. El detector con la mayor sensibilidad es el mejor para detectar vapores de explosivos de manera confiable.

Los detectores de explosivos portátiles deben ser lo más livianos posible para que los usuarios no se cansen al sostenerlos. Además, los detectores livianos se pueden colocar fácilmente sobre robots.

Los detectores de explosivos portátiles deben ser lo más pequeños posible para permitir la detección de explosivos en lugares de difícil acceso, como debajo de un automóvil o dentro de un contenedor de basura.

El tiempo de puesta en marcha de cualquier detector de trazas es el tiempo que necesita el detector para alcanzar la temperatura óptima para la detección de sustancias de contrabando.

El uso de kits de prueba colorimétricos para la detección de explosivos es uno de los métodos más antiguos, simples y ampliamente utilizados para la detección de explosivos. La detección colorimétrica de explosivos implica la aplicación de un reactivo químico a un material o muestra desconocidos y la observación de una reacción de color. Las reacciones de color comunes son conocidas e indican al usuario si hay un material explosivo presente y, en muchos casos, el grupo de explosivos del que se deriva el material. Los principales grupos de explosivos son los explosivos nitroaromáticos, los explosivos de ésteres de nitrato y nitramina, los explosivos improvisados que no contienen grupos nitro, que incluyen explosivos a base de nitrato inorgánico, explosivos a base de clorato y explosivos a base de peróxido.

La detección de explosivos mediante espectrometría de movilidad iónica (IMS) se basa en las velocidades de los iones en un campo eléctrico uniforme. Existen algunas variantes de la IMS, como la espectrometría de movilidad con trampa de iones (ITMS) o la dependencia no lineal de la movilidad iónica (NLDM), que se basan en el principio de la IMS. La sensibilidad de los dispositivos que utilizan esta tecnología está limitada a niveles de pg. La tecnología también requiere la ionización de los explosivos de muestra, que se logra mediante una fuente radiactiva como el níquel-63 o el americio-241. Esta tecnología se encuentra en la mayoría de los detectores de explosivos disponibles comercialmente, como el GE VaporTracer, el Smith Sabre 4000 y los MO-2M y MO-8 de fabricación rusa. La presencia de materiales radiactivos en estos equipos causa problemas regulatorios y requiere permisos especiales en los puertos aduaneros. Estos detectores no pueden recibir servicio en campo y pueden representar un peligro de radiación para el operador si la carcasa del detector se agrieta debido a un manejo inadecuado. En la mayoría de los países, los organismos reguladores deben realizar controles semestrales de estos equipos para garantizar que no haya fugas de radiación. La eliminación de estos equipos también está controlada debido a la larga vida media del material radiactivo utilizado.

La SEDET (Sociedad Europea de Detección) utiliza la ionización por electrospray, el análisis de movilidad (DMA) y la espectrometría de masas en tándem (MS/MS) para el «Air Cargo Explosive Screener (ACES)», destinado a contenedores de carga aérea que se está desarrollando actualmente en España.

Esta tecnología se basa en la descomposición de sustancias explosivas seguida de la reducción de los grupos nitro. La mayoría de los explosivos de grado militar son compuestos nitro y tienen una gran cantidad de grupos NO2. Los vapores explosivos se introducen en un adsorbedor a gran velocidad y luego se pirolizan. A continuación, se detecta la presencia de grupos nitro en los productos pirolizados. Esta tecnología genera muchas más falsas alarmas porque muchos otros compuestos inofensivos también tienen una gran cantidad de grupos nitro. Por ejemplo, la mayoría de los fertilizantes tienen grupos nitro que se identifican erróneamente como explosivos, y la sensibilidad de esta tecnología también es bastante baja. Un detector popular que utiliza esta tecnología es el Scintrex Trace EVD 3000.

Esta tecnología se basa en la luminiscencia de ciertos compuestos cuando se adhieren a partículas explosivas. Se utiliza principalmente en equipos no electrónicos, como aerosoles y papeles de prueba. La sensibilidad es bastante baja, del orden de nanogramos.

El polímero fluorescente amplificador (AFP) es una tecnología nueva y prometedora que se basa en polímeros sintetizados que se unen a moléculas explosivas y emiten una señal amplificada al ser detectados. Cuando se utilizan compuestos que no son polímeros para este fin, la extinción de la fluorescencia por las trazas de explosivos no es detectable. Cuando el polímero fluorescente amplificador en películas delgadas absorbe un fotón de luz, los polímeros en estado excitado (excitones) pueden migrar a lo largo de la cadena principal del polímero y entre las películas de polímero adyacentes. Estos sensores se fabricaron originalmente para detectar trinitrotolueno. En el AFP, la unión de una molécula de TNT produce una extinción significativa de la fluorescencia debido a la estructura conjugada de los polímeros. Se ha informado que, en la práctica, los polímeros dan como resultado un aumento de 100 a 1000 veces de la amplificación de la respuesta de extinción.

"Durante su vida en estado excitado, el excitón se propaga mediante un recorrido aleatorio a través de un volumen finito de la película de polímero." Una vez que el TNT, o cualquier otra molécula deficiente en electrones (es decir, que acepte electrones) entra en contacto con el polímero, se forma una denominada "trampa" de baja energía. "Si el excitón migra al sitio de la molécula deficiente en electrones unida antes de volver al estado fundamental, el excitón quedará atrapado (un proceso no radiactivo) y no se observará fluorescencia a partir del evento de excitación. Dado que el excitón toma muestras de muchos sitios de unión de analitos potenciales durante su vida en estado excitado, la probabilidad de que el excitón tome muestras de un sitio "receptor" ocupado y se extinga aumenta considerablemente."

Los detectores de trazas de explosivos que utilizan AFP, conocidos como detectores de explosivos Fido, se desarrollaron originalmente en el marco del programa Dog’s Nose de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y ahora los produce FLIR Systems. La generación actual proporciona detección de trazas de explosivos de banda ancha y pesa menos de 3 libras. La sensibilidad es del orden de femtogramos (1 × 10⁻¹⁵ gramos). Esta es la única tecnología de este tipo en el campo que puede lograr tal sensibilidad.

Recientemente, la espectrometría de masas (MS) ha surgido como otra tecnología de ETD. La adopción de la espectrometría de masas debería reducir las tasas de falsas alarmas que suelen asociarse con la ETD debido a la mayor resolución de la tecnología principal. También utiliza un método de ionización no radiactivo, generalmente la ionización por electrospray secundaria (SESI-MS). La espectrometría de masas, que se utiliza principalmente en sistemas de ETD de escritorio, se puede miniaturizar para ETD portátiles.