Robbanó lőszerek detektálása röntgensugár-visszaszórási technológiával - egy új folyamat új reményeket ébreszt
NDT az alkalmazásban, a fejlesztésben és a kutatásban
Robbanó lőszerek detektálása röntgensugár-visszaszórási technológiával - egy új folyamat új reményeket ébreszt
Összegzés
A manapság gyakorlati felhasználásra rendelkezésre álló aknák felderítési technológiái még mindig sok problémás területtel rendelkeznek, mint például a magas téves riasztási arány, a nem megfelelő felderítési bizonyítékok, az üzemeltető személyzet számára magas kockázatok stb. Félő, hogy Afrika, Ázsia és a Balkán nagy területei belátható időn belül kivonulnak az emberi felhasználás alól, hacsak nem dolgoznak ki és nem vezetnek be új kimutatási és eltávolítási módszereket...
A taposóaknák felderítésének új technológiai megközelítését követte el az YXLON International X-Ray GmbH. Kidolgozták a mobil szkenner prototípusát, amely egy erős, 450 kV-os röntgencsővel van felszerelve, és röntgensugár-visszaszórási technológiát (RRT) használ az eltemetett aknák képi ábrázolásához. Az új technológia a következő lehetőségeket és előnyöket nyitja meg:
- Az információk mélysége elegendő a rendszeresen eltemetett aknák felismeréséhez.
- Az RRT képes felismerni a fémmentes aknákat
- Az aknákkal különböző talajtípusokban, beleértve a különböző vegetatív borítást is, az RRT segítségével észlelnek.
A legfontosabb érv a röntgensugár-visszaszórási technológia alkalmazása mellett az a tény, hogy az összes többi technológiával ellentétben lehetővé teszi az eltemetett tárgyak képi ábrázolását anélkül, hogy a tárgyakat el kellene távolítani eredeti helyükről. Ez annak a következménye, hogy a talaj minden besugárzott térfogat-eleméből származó röntgenszórási jel egyenesen arányos az anyag sűrűségével. A röntgensugár-visszaszórási technológia alacsony hamis riasztási arányokat és nagy észlelési valószínűségeket kínál. Ez a cikk bemutatja azokat az eredményeket, amelyeket egy prototípus szkennerrel értek el a Bundeswehr tesztterületein.
1. Általános megjegyzések a taposóaknák problémájával kapcsolatban
A szárazföldi aknák gyalogsági aknák (APM) és páncéltörő aknák (ATM) formájában léteznek. Hosszú távon az ottawai szerződés csökkenti a hatályos APM-ek számát, mert a szerződést megerősítő államokban tilos a gyártás, a használat, a tárolás és a forgalmazás. Mivel a tankbányákra nem vonatkozik a szerződés, ezeknek a bányáknak a csökkenését nem lehet előre jelezni. Az eltemetett aknák felderítésére szolgáló új technológiáknak nagyon fontos szerepet kell játszaniuk a következő évtizedekben.
Megjegyzések a meglévő észlelési technológiákkal kapcsolatban
Számos technológia van használatban vagy fejlesztés alatt, de jelenleg nincs olyan detektor, amely megbízhatóan képes lenne felismerni az összes ismert aknatípust minden külső körülmények között.
Nagyon sok információ található a meglévő technológiákról vagy a fejlesztés alatt álló technológiákról. Áttekintés található például a [1] hivatkozásban. A mai napig a bányakereső tű és a fémdetektor a leggyakrabban használt műszer. A keresőtűvel az operátor 2-3 cm-es időközönként ás a földbe, amíg meg nem találja az ellenállást. Ez nem csak nagyon veszélyes, de rendkívül időigényes is. Tipikus üzemi körülmények között egyetlen bányaseprő csak néhány négyzetmétert tud naponta átkutatni. A fémdetektorok esetében a sikerarány hasonlóan szerény. Értelemszerűen a fémdetektorok nem aknákat, hanem fémes részeket észlelnek a talajban. Ide tartoznak a körmök, a fémtartalmú ércek, a korábbi harci területeken található gránáttöredékek stb. Mindez rendkívül magas téves riasztási arányt eredményez. A helyzetet tovább súlyosbítja, hogy nem fedeznek fel fémmentes aknákat.
A fent említett kézi eszközök mellett összetettebb technológiákat használnak és fejlesztenek; a legtöbbhez hordozó járműre van szükség, és mindegyiknek megvannak a maga erősségei és gyengeségei. A földi behatolású radar (GPR) rendelkezik némi érzékelési potenciállal, de a jelek értelmezése nehéz. A jelek részletei javításra szorulnak, és a nedves talaj jelentősen csökkent eredményekhez vezethet.
Termikus neutronaktivációval (TNA) az aktivált N-14 izotóp 10,6 MeV gamma sugárzását detektálják. Ez a módszer más nitrogéntartalmú anyagokból származó hamis riasztások gyakoriságát mutatja, és nitrogénmentes aknákat nem észlelnek. Nukleáris kvadrupólrezonanciával (NQR) elvileg nagyon kis mennyiségű robbanóanyag detektálható, de a leggyakrabban használt robbanóanyag TNT-t nagyon nehéz kimutatni ezzel a módszerrel. A helyzetet tovább rontja, hogy a fém házak árnyékolhatják az NQR jeleket. Vizuális módszereket is alkalmaznak, de a mély növényzetben nem sikerül kimutatni az aknákat. A fenti megfontolásokból logikusan következik, hogy egyetlen módszer nem felel meg az aknák felderítésének követelményeinek. Több országban tervezik új, megbízhatóbb technológiák kombinációján alapuló folyamatok kidolgozását. De még akkor is, ha a lehető legjobb kombinációt állítják össze, mégis hiányzik valami: minden módszer közvetett, és a véginformáció többé-kevésbé bonyolult jelfeldolgozásból és értelmezésből származik. Más szavakkal: egy felhasználóbarát aknamentesítő rendszer képalkotási folyamatot igényel !
2. A röntgensugár-visszaszórási technológia alapjai
Amikor a röntgensugarak behatolnak az anyagba, gyengülnek, azaz felszívódnak vagy szétszóródnak. A jelen munka szempontjai szerint a röntgensugár (Compton-szórás) az érdekes hatás. A Compton-szórás fizikája megtalálható tankönyvekben vagy áttekintő kiadványokban, mint például a Ref. [2], de olyan speciális kiadványokban is, amelyek a Compton-szórás anyagvizsgálatokhoz való felhasználásával foglalkoznak [3-5]. Bár az összes csillapítási folyamat közül a röntgenszórás lehet a legerősebb, a detektor által mért jelek nagyon gyengék. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy nagyon korlátozott detektornyílásokat kell használni a megfelelő térbeli felbontáshoz, valamint a röntgensugarak elnyeléséhez a tesztobjektumban. A legnagyobb veszteségek a szórási központ és a detektor között jelentkeznek, mivel a Compton-effektus miatt a szórt röntgensugárzás energiája alacsonyabb, mint az oda vezető úton.
A repülés egyes tesztalkalmazásaiban az RRT-módszerek megerősítetté váltak [3]. A korrózió észlelésének lehetősége különösen érdekes ez az ipari szektor számára. A röntgensugár-visszaszórási technológiának (RRT) a következő érdekes szempontjai vannak:
- a mért szórásjel arányos a besugárzott térfogat anyagsűrűségével
- Az RRT csak egyoldalú hozzáférést igényel a tesztobjektumhoz
- nagy képkontrasztok lehetségesek.
3. Eredmények a szkenner ComScan450 prototípusával
Az RRT képességeinek bemutatása érdekében a taposóaknák felderítésében az YXLON kifejlesztett egy mobil bemutató szkennert, amelyet katonai kísérleti helyszíneken való használatra terveztek. Ebben a prototípusban a szkennerfej egy pótkocsira van felszerelve, amelyet az Unimog áthajt az eltemetett tárgyakon. Egy erős, 450 kV-os röntgencső és egy többcsatornás detektorrendszer a rendszer alapvető eleme. A prototípust többször alkalmazták a teszt helyszínén különböző típusú aknák felderítésére és megjelenítésére, különböző talaj- és vegetációs körülmények között. Néhány kiválasztott eredményt az alábbiakban mutatunk be.
3.1 Eredmények gyalogsági aknákkal
A legtöbb eltemetett aknát a gyalogsági aknák jelentik. Amíg a földön és a növényzet felett vannak, az általuk okozott veszély még bizonyos mértékben megbecsülhető; Sajnos legtöbbjük néhány centiméter mélyen van a földben. A következő példa egy eltemetett PPM-2 bánya RRT képeit mutatja. A bánya átmérője kb. 12 cm, rétegképeket mutatunk be 2 és 4 cm mélységből. Az első rétegképen jól láthatóak a bányafedél szerkezetei. Sem az enyém (kövek, növényzet stb.) Nem eredményez ilyen struktúrákat a röntgenképen! A második rétegképen a taposóakna belső szerkezete látható. Összehasonlítás a szárazföldi bánya fényképével (2. ábra) azt mutatja, hogy sok belső szerkezet reprodukálódik (3. ábra).
3.2 Páncéltörő aknák eredményei
Páncéltörő aknák (pl. TM-62, lásd a 4. ábrát) a világ számos területén megtalálhatók, például Koszovóban, Afganisztánban stb. Amikor eltemetik őket, gyakran nehéz őket felismerni. Az 5. ábrán egy TM-62 6 cm és 12 cm mélységű RRT szelet képei láthatók. A fényképpel való összehasonlítás azt mutatja, hogy a rétegképek hengeres szerkezetei azonosíthatók.
3.3 Összehasonlítás: Inert aknák, szemben a TNT-vel töltött aknákkal
Az előző szakaszok eredményeit inkább robbanóanyagokkal helyettesített aknákkal szerezték. Egyes kísérletekben a képminőség összehasonlítását is elvégezték mindkét esetben. A következőkben (lásd a 6. ábrát) egy inert töltetű és TNT töltetű TM-62 páncéltörő aknák eredményeit mutatjuk be. Nyilvánvaló, hogy a TNT-vel töltött vezetékek képminősége legalább egyenértékű, és általában még jobb.
4. Összegzés és kilátások
Az értekezésben bemutatott eredmények egyértelműen azt mutatják, hogy a röntgensugár-visszaszórási technika az a technika, amely nemcsak az elásott taposóaknák képi ábrázolását teszi lehetővé, hanem az objektumok sokaságát is. Az RRT alkalmazásával olyan technikát találtak, amely nagy potenciállal rendelkezik a bányák azonosítására. Csak a pontos azonosítás teszi lehetővé a megtalált aknák megsemmisítéséhez vagy megsemmisítéséhez szükséges intézkedések pontos meghatározását.
Az RRT információs mélységének fizikai korlátozását az abszorpciós folyamatok és a talajban történő többszöri szétszóródás adja. A 450 kV-os prototípus-leolvasóval végzett munka azt mutatta, hogy elegendő információ áll rendelkezésre a rendszeresen lerakott aknák (APM és ATM) felderítéséhez.
Az ebben a munkában bemutatott eredményeket egy prototípus szkennerrel érték el, amelyet bizonyos katonai tesztterületeken való felhasználásra terveztek. Az aknák felkutatásakor olyan országokban, mint Afganisztán, Angola, a volt Jugoszlávia stb., A szkennerfejet megfelelő hordozó járműre kell felszerelni. A 7. ábra egy ilyen jövőbeni rendszer jövőképét mutatja be.
hálaadás
A rejtett aknák felderítésével kapcsolatos munkát a BMVg szövetségi védelmi minisztérium finanszírozta a Koblenz-i Szövetségi Védelmi Technológiai és Beszerzési Hivatal (BWB) útján.