11

4.3.1 Princíp činnosti a konštrukcie röntgenov

Činnosť röntgenov je založená na absorpcii rozptýleného

röntgenového žiarenia v materiály skúmaných objektov. Na jednej strane

skúmaného objektu je zdroj röntgenového žiarenia a na strane protiľahlej (u

spätného rozptylu na tej istej strane) detekčná časť.

Rôntgenové žiarenie je časťou elektromagnetického spektra s veľmi

krátkou vlnovou dĺžkou - zhruba 20 až 10-5 nm (energia fotónov 0,05 až 100

MeV). Pritom označenie „röntgenov“ a „gama-žiarenie“ sa týka pôvodu tohto

žiarenia: röntgenové žiarenie je spojené s elektrónovými procesmi, gama-

žiarenie sprevádza procesy v jadre. Pokiaľ ide o vlnové dĺžky, oba obory sa

značne prekrývajú.

22

Zdroj žiarenia

Zdrojom žiarenia u röntgenov sú na vysoké vákuum vyčerpané

röntgentky. Najkratšia možná vlnová dĺžka tohto žiarenia (odpovedajúca

najviac energetickému žiareniu, najvyššej energii fotónov a teda i najvyššej

prenikavosti žiarenia) je daná urýchľujúcim napätím na röntgentke.

Röntgenky obsahujú dve elektródy: žeravenú katódu a chladenú

anódu. Elektróny sú vytrhované z katódy, urýchľované silným elektrickým

poľom a dopadajú vysokou rýchlosťou na anódu. Pri dopade sa ich vysoká

kinetická energia mení na vysokoenergetické kvantum elektromagnetického

žiarenia - röntgenovský fotón. Výsledné, tzv. brzdné (impulzové, nárazové)

žiarenie má spojité spektrum.

33

Urýchľujúce napätie U medzi katódou a anódou sa pohybuje od 40

kV (stolné röntgeny pre prehliadku dopisov a malých balíkov) až do 160 kV

(pásové röntgeny). Obrie röntgeny na prehliadku paletizovaných nákladov a

kontajnerov používajú napätie ešte vyššie (zhruba 400 kV), pre

zabezpečenie prieniku žiarenia i materiály s veľmi vysokou hustotou. Pri

vysokom napätí sa nám ale z röntgenového obrazu strácajú nie príliš silné

vrstvy organických materiálov, ktoré vysoko energetické žiarenie takmer celé

neabsorbujú.

Takže čím je vyššie napätie na röntgentke, tým kratšie vlnové dĺžky

röntgenového žiarenia a tým je i prenikavejšie žiarenie. Tým skôr však

nerozoznáme slabú vrstvu organického materiálu.

44

Detekčná časť

Detekčná časť vo väčšine prípadov (u pásových röntgenov

výlučne) prevádza dopadajúce röntgenové žiarenie na elektrické signály.

Z nich sa potom po príslušnom, rôzne zložitom elektronickom

(počítačovom) spracovaní vytvára klasický televízny obraz. Detekčná časť

(s výnimkou röntgenov so spätným rozptylom) je tvorená sústavou

detekčných elementov, z ktorých každý poskytuje oddelený signál.

Detekčné elementy bývajú polovodičové alebo scintilačné s

fotodiódami. (V polovodičových detektoroch produkuje dopadajúce

röntgenové žiarenie pár elektrón - diera. U scintilačných materiálov

spôsobuje absorpcia radiácie zase excitáciu elektrónov ich atómov. Keď

tieto elektróny padajú späť do pôvodného stavu, je prebytočná energia

vyžarovaná vo forme svetla. To je detekované fotónkami.)

55

Táto detekčná sústava tvorí u röntgenov s nehybným skúmaným

objektom obdĺžnikovú plochu. U pásových röntgenov sú detekčné elementy

usporiadané do stĺpca, prípadne do zvislej rady lomenej v tvare obráteného

písmena L, aby nedochádzalo k „zrezávaniu rohov“, u väčšiny objektov.

Röntgenové žiarenie z röntgentky je obmedzené oloveným tienením, ktoré má

len zvislú pozdĺžnu štrbinu, ktorá sa nachádza na strane pásu oproti rade

detekčných elementov. Skenovanie vo vodorovnom smere zaisťuje

rovnomerný priamočiary pohyb skúmaných objektov po dopravníkovom páse,

čo umožňuje vykonanie lepšieho obrazu (viď. spätný rozptyl).

Röntgeny s ručným vkladaním používajú obyčajne lacnejšie riešenie -

fluorescenčné tienidlá so zrkadlom.

66

Iba u prenosných či malých laboratórnych röntgenov sa prípadne

stále ešte jednorázovo vyrába röntgenový snímok na príslušne citlivý, rýchlo

vyvolateľný (polaroidný) fotografický materiál vo veľmi plochej kazete

alebo na mnohonásobne použiteľné elektroluminiscenčné panely. Tieto

spôsoby sú pre pyrotechnikov výhodné pre možnosť vsunutia veľmi plochých

kaziet (panelov) do malej medzery napríklad medzi podozrivým odpadkovým

košom a stenou a vyrobiť tak snímok v požadovanom smere bez manipulácie

s košom. Sú však ochudobnené omnoho ďalších technických vymožeností.

77

Interakcia žiarenia s materiálom skúmaného objektu

Röntgenové žiarenie je vysoko prenikavé, napriek tomu pôvodná

intenzita dopadajúceho žiarenia Io [Wm-2] klesne po priechode látkou hrúbky d

[m] podľa približného empirického vzťahu na hodnotu I = Io e-md, kde m [m-1] je

celkový lineárny koeficient zoslabenia.

Ten je daný súčtom: m = mf + mc + mp, kde mf je koeficient

zoslabenia daný fotoelektrickým javom, mc - Comptnovým rozptylom a mp

tvorbou elektrónových párov.

Fotoelektrický jav a tvorba elektrónového páru sú javy absorpčné,

časť röntgenového žiarenia je materiálom pohltená. Pri Comptonovom alebo

spätnom rozptyle je daná časť žiarenia rozptyľovaná približne rovnomerne do

všetkých smerov.

88

4.3.2 Pásové röntgeny I. generácie

Pásové röntgeny sú základom väčšiny bezpečnostných prehliadok

batožiny, využíva sa pri nich najviac rôznych fyzikálnych princípov a

predovšetkým najnovšie generácie existujú len v pásovom prevedení,

preberieme generácie röntgenov práve pre röntgeny pásové.

Za röntgeny I. generácie možno považovať všetky röntgeny, ktoré

aspoň orientačne neurčujú druhy látok, ako je tomu u nižšie popisovaných

röntgenov II a III. generácie. Medzi röntgeny I. generácie patria niektoré

cenovo prístupnejšie pásové röntgeny, niektoré obrie „preťahovacie“

röntgeny a zatiaľ, bohužiaľ, všetky röntgeny prenosné, malé stolové alebo

röntgeny s ručnou manipuláciou.

99

Prevedenie röntgenov s dopravníkovým pásom má pre prehliadku

väčšej batožiny viac výhod i v prípade I. generácie. Uľahčuje to samozrejme

prácu obsluhy pri prehliadke väčšieho množstva rozmernejšej a ťažšej

batožiny a umožňuje to zvýšiť počet odbavených kusov za jednotku času.

Musíme si ale tiež uvedomiť, že pre získanie röntgenového obrazu

(trojrozmerného telesa) neskresleného v oboch dvoch smeroch by sme

potrebovali ožarovať toto teleso rovnobežným zväzkom röntgenových lúčov.

Tomu sa lepšie približujeme pri malých rozmeroch zobrazovaných telies,

kedy vzdialenosť rontgenky od telesa býva podstatne väčšia ako rozmery

telesa.

1010

U pásových röntgenov ale bývajú rozmery kontrolovanej batožiny

väčšie a röntgentky nie je možné umiestniť do väčšej vzdialenosti. Röntgeny s

pásovým dopravníkom však umožňujú využiť systém skenovania (popísaný

vyššie v častí „Detekčná časť“), ktorý odstraňuje deformácie obrazu vo

vodorovnom smere. Toto skenovanie zároveň zvyšuje kvalitu obrazu, pretože

na detekčnú časť dopadá v daný okamih prakticky len žiarenie prejdené v danej

zvislej rovine a nie ešte súčasne časť Comptnového žiarenia z celého telesa,

ktoré má smer k detekčnej sústave.

1111

4.3.3 Pásové röntgeny II. generácie

Pásové röntgeny druhej generácie umožňujú rozlišovať medzi

organickými, anorganickými a kovovými materiálmi. Rozlíšenie sa znázorňuje buď

farbami alebo pomocou dvoch čiernobielych monitorov.

Obr. 4.5 Zobrazenie batožiny metódou dvojitej energie röntgenom II. generácie(vľavo), len s rozlíšením organických, anorganických a kovových materiálov alebo III. generácie

(vpravo) s automatickým označením výbušniny – červenou farbou

1212

a)Dvojaká energia

Značne rozšíreným spôsobom, zvyšujúcim schopnosti röntgenov pri

vyhľadávaní záujmových položiek, je využívanie tzv. princípu „dual-energy“,

alebo dvojaká energia röntgenového žiarenia. Táto metóda umožňuje

rozpoznávať druhy materiálov v kontrolovaných predmetoch. Tu metódu

dvojakej energie popisujeme v rámci röntgenov II. generácie, v technicky

prepracovanejšom prevedení umožňuje i rozpoznávanie pravdepodobných

výbušnín a drog a patrí potom do III. generácie.

Podstatou metódy dvojakej energie je využitie toho, že veľkosť

všetkých troch koeficientov absorpcie röntgenového žiarenia závisí nielen na

druhu látky (konkrétne na jej hustote a priemernom protónovom čísle), ale i na

vlnovej dĺžke röntgenového žiarenia. Teda na energii jednotlivých

röntgenových fotónov.

1313

Pri metóde dvojakej energie sa urobia dve „zhodné" snímky

kontrolovaného objektu, líšiace sa len hodnotou energie röntgenových

fotónov. Teda vlnovými dĺžkami röntgenového žiarenia. Zo vzájomného

porovnania týchto dvoch snímok potom počítač odhadne hustotu a priemerné

protónové číslo materiálov. Výsledok zobrazí na jednom monitore, na ktorom

druhy materiálov odlíši farebne. Moderné pásový röntgeny využívajúce

metódu „dual energy“, prípadne metódu „multi-energy“, mávajú napríklad

dvojnásobný počet detekčných elementov než štandardné röntgeny s tým, že

jednotlivé časti detekčnej plochy snímajú röntgenové žiarenie spadajúce vždy

do daného energetického rozsahu.

1414

Menšie röntgeny metódu dual-energy nevyužívajú, bolo by to relatívne

príliš nákladné. Ich prípadné farebné displeje len priraďujú farby odtieňom

šedej. Väčšina pásových röntgenov s klasickou „dual energy“, priraďuje farby

látkam s vyšším (kovy) a nižším (výbušniny, drogy, plasty, papier, textil)

protónovým číslom. Nanešťastie organické položky vyrobené z textilu, papieru,

plastov a potravín dominujú obsahu kontrolovanej batožiny. Efektívnosť týchto

systémov je veľmi obmedzená chýbaním rozlíšenia v organickej oblasti a ich

neschopnosti presne identifikovať záujmové materiály, ktoré sú umiestnené v

preplnenom, neusporiadanom prostredí alebo za inými položkami. Napríklad

organická položka môže byť nesprávne identifikovaná systémom s dvojitou

energiou ako neorganická alebo kovová, ak je umiestnená za nejakou kovovou

položkou.

1515

b) Spätný rozptyl

Ďalšou možnosťou, ako zvýšiť schopnosti röntgenov pre prehliadku

batožiny, je využiť spätný rozptyl röntgenového žiarenia (Comptonov rozptyl

alebo tzv. „backscatter") (www.as-e.com). Pri ňom je kontrolovaný objekt v

smere zvislom skenovaný tenkým röntgenovým lúčom. Atómy kontrolovaného

objektu rozptyľujú malú časť žiarenia všetkými smermi. Na rovnakej strane ako

röntgentka je i detekčná sústava. Tá sníma len žiarenie spätne rozptýlené

(presnejšie jeho časť), atómy kontrolovaného objektu, ktoré sú v daný okamih

ožarované. Podľa veľkosti signálu detekovaného v tento okamih potom na

monitore svieti i polohou zodpovedajúci svetelný bod. Comptonov jav je

prevládajúcim pre látky s nízkym protónovým číslom.

1616

Na obraze zo spätne rozptýleného žiarenia budú teda látky s nízkym

protónovým číslom (výbušniny, drogy, plasty, papier, kože) zobrazené ďaleko

intenzívnejšie (voči látkam ťažším ako kovy), než je tomu u klasického zobrazenia

prejdeného žiarenia. Takto môžeme dosiahnuť podobného výsledku ako u metódy

dvojakej energie. Spolu s obrazom spätného rozptylu sa súčasne robí i klasický

obraz žiarenia prechádzajúceho (okrem röntgenu osôb).

Obr. 4.6 Schéma röntgenu so spätným rozptylom(a- röntgenová trubica, b,c) kolimátor, (tienenie), d) štrbina, e) koleso so štrbinami, f) tenký, kolmo

skenujúci lúč, g) detektor spätného rozptylu, h) časť spätne rozptýleného žiarenia, i) dopravníkový pás, j) detektor prechádzajúceho žiarenia)

1717

Výhodou oproti metóde dvojakej energie je to, že i keď bude napríklad

za balíčkom výbušniny silnejšia kovová doska, systém detekcie spätného

rozptylu na strane balíčka výbušninu kvalitne zobrazí (preto sa montujú tieto

systémy dva na jeden dopravníkový pás - každý z jednej strany). Naproti tomu u

systému s dvojakou energiou môže takáto doska výbušninu či drogu celkom

zamaskovať, bez ohľadu na poradie balíčku a dosky. Na druhú stranu i pomerne

tenká vrstva kovu, pokiaľ sa bude nachádzať z oboch strán záujmovej organickej

položky, môže žiarenie od tejto položky spätne rozptýlené blokovať a tak ju vo

výslednom obraze celkom eliminovať.

Rovnako ako klasické systémy s dvojakou energiou i tieto systémy

prezentujú bežné organické materiály a záujmové materiály v organickej oblasti

((drogy, výbušniny) bez vzájomného odlíšenia.

1818

Pásové röntgeny so spätným rozptylom sú podstatne menej rozšírené

než systémy s dvojakou energiou, ktoré doznal ďalšieho značného vývoja a

dosiahli III. generáciu. Javia sa ale do budúcnosti ako ich vhodný doplnok (viď.

kapitola „Röntgeny tretej generácie,“).

Obr. 4.7 Röntgenová metóda spätného rozptylu nám u osôb zobrazí ukryté zbrane

1919

V kategórii obrích röntgenov pre kontrolu nákladných automobilov a

pod. má táto metóda veľké perspektívy (www.as-e.com) a oproti klasickej

dvojakej energii nesporné výhody, ako pre skenovanie lúčom tak najmä pre

detekciu organického materiálu (osoby, kontraband z ľahších prvkov) pri

pravej alebo ľavej strany nákladného priestoru. Dvojaká energia stráca pre

väčšie množstvo kovov na účinnosti.

Ďalšie možné využitie je pre povrchové skenovanie osôb, kedy

poskytuje kvalitný obraz. Zobrazované sú teda predmety ukryté pod odevom

alebo v odeve, ako zbrane, včítane keramických, balíčky s drogou alebo

výbušninou a pod. Nasadenie ale naráža na všeobecný odpor verejnosti a

rastie tu konkurencia v podobe milivízie (viď. príslušná kapitola), ale i

ultrazvuku.

2020

4.3.4 Pásové röntgeny III. Generácie

Vyššie popisované röntgeny s klasickým systémom dvojakej energie či

spätného rozptylu rozoznávali iba dve (maximálne tri - organické, anorganické a

kovové) rôzne materiálové kategórie - látky organické a anorganické, a to na

röntgenovej snímke len z jedného smeru. Ako i prax ukázala, toto pre spoľahlivú

a uspokojivú detekciu, najmä automatickú, stále nestačí. Riešenie ponúkajú

röntgeny tretej generácie, buď ďalej zdokonaľujú princíp dvojakej energie alebo

súčasne spracovávajú snímky kontrolovaného objektu z viacerých strán.

Röntgeny III. generácie dokážu rozlíšiť látky s hustotou a

protónovým číslom výbušnín alebo drog od ostatných organických

materiálov.

2121

a)Röntgeny s dvojakou energiou

Vypracované röntgeny s dvojakou energiou sú schopné presnejšieho

určovania hustoty a priemerného protónového čísla skúmaných látok a to do tej

miery, že sú schopné odlíšiť látku, ktorá týmito parametrami zodpovedá

niektorému typu výbušniny či drogy od ostatných organických materiálov v

kontrolovanej batožine. Jeden možný spôsob spolieha na zdroj röntgenového

žiarenia o dvoch rôznych energiách, iný spočíva vo výkonnejšom spracovaní dát

z vylepšenej zdvojenej detekčnej sústavy (jednej sústavy s energetickými

filtrami). Ešte dokonalejšie je vyrobenie röntgenových obrazov objektu metódou

dvojakej energie z dvoch navzájom kolmých smerov (pri jednom priechode

objektu röntgenom).

2222

Existujú aj röntgeny s dvojakou energiou doplnené o hardwarový a

softwarový modul využívajúci spätne rozptýlené Comptonovo žiarenie z už

existujúceho zdroja. Toto zvyšuje citlivosť systému na tenké položky zo

záujmových materiálov bez toho, aby to ovplyvňovalo priechodnosť systému

(dobu potrebnú na kontrolu jedného objektu).

2323

Automatická detekcia

Pri veľkom množstve kontrolovanej batožiny za smenu nevydrží byť

žiadny človek dostatočne bdelý. Preto je nevyhnutné, aby viac vyťažené röntgeny

boli vybavené automatickou detekciou. Automatická detekcia sa dočkala

značného rozšírenia v spojení so systémami s dvojakou energiou, spätným

rozptylom, ale hlavne s röntgenmi III. a vyššej generácie.

Základný princíp je jednoduchý: Keď počítač zistí, že látka, ktorej hustota

a priemerné protónové číslo zodpovedá nejakému typu výbušniny či drogy,

zaujíma na röntgenovom obraze plochu, ktorej intenzita stmavnutia (rastie s

hrúbkou položky) a zároveň celková veľkosť (rastie s veľkosťou položky)

presiahne dané, dopredu nastavené hranice, označí daný objekt za podozrivý.

Úroveň týchto hraníc si môže obsluha sama nastaviť. Pri vysokých úrovniach

hrozí, že skôr automatickou detekciou prejde nejaká nebezpečná položka menšej

veľkosti. Pri nízkych úrovniach bude zase obsluha musieť príliš veľký počet

obrazov preskúmavať osobne.

2424

Röntgeny III. generácie s dvojakou energiou majú pri automatickej

detekcii rozhodovaciu dobu prijateľne nízku okolo 2 až 5 sekúnd na batožinu.

To ich, spolu s relatívne prijateľnou cenou, predurčuje pre prvý stupeň kontroly

objektov, ktorý je potom automatický. V praxi automatická detekcia röntgenov

III. generácie vyčlení bez akýchkoľvek požiadaviek pozorovania a

rozhodovania obsluhy približne 80% kontrolovaných objektov ako

bezproblémových, t.j. s najväčšou pravdepodobnosťou neobsahujúce

výbušniny, drogy, zbrane či jadrový materiál. Len obrazy zostávajúcich 20%

objektov musí obsluha preskúmať a rozhodovať, čo s nimi.

2525

b) Röntgeny s počítačovou tomografiou

Najmä u väčšej batožiny s pestrým obsahom sú výraznejšie problémy s

tým, že snímka záujmovej položky (výbušniny, drogy) je prekrývaná snímkou

väčšieho počtu neškodných položiek nachádzajúcich sa pred ňou a za ňou. S

týmto problémom sa výborne vysporiadávajú bezpečnostné röntgeny s

počítačovou tomografiou (computed tomographic či často skrátene CT).

(www.invision-tech.com) Tu sú zaradené medzi röntgeny III. generácie, ale najmä

modernejšie prevedenie s rýchlejším vyhodnotením by sa dalo zaradiť i do

generácie vyššej. „Obyčajný“ pásový röntgen najskôr vyrobí „klasickú“ snímku

kontrolovanej batožiny a obsluha si zvolí miesta priečneho rezu , ktorých kvalitné

zobrazenie chce urobiť. Batožina sa potom automaticky posunie a zastaví sa vo

vlastnej „tomografickej" časti röntgenu pre vyrobenie snímky prvého rezu. V tejto

priečnej rovine sa okolo tunelu s pásom plynulo otáča koleso. To na jednom konci

nesie zdroj röntgenového žiarenia a na protiľahlom detekčnú časť.

2626

a) b) c)

Obr. 3.8 Batožina s výbušninou a jej röntgenové snímky počítačovou tomografiou

a) List plastickej výbušniny v batožine, b) Konvenčná röntgenová snímka s výberom

miest priečnych rezov, c) CT snímka batožiny s automatickým označením výbušniny)

2727

Systém tak v priebehu pár sekúnd vyrobí mnoho snímok daného rezu,

ale vždy v inom smere. Na základe vzájomného porovnania týchto snímok

môže počítač určiť útlm röntgenového žiarenia v každej pomyselnej „tehličke“

danej vrstvy. Pretože môžeme predpokladať, že v tejto malej tehličke je

materiál homogénny, poznáme jeho tzv. CT hustotu, danú jeho hmotnostnou

hustotou a priemerným protónovým číslom. Môžeme teda nielen určiť druh

materiálu každej skúmanej vrstvy a i celú vrstvu kvalitne zobraziť. Kolesá sa

otáčajú s geometrickou presnosťou okolo 0,1 mm.

2828

Okrem klasického obrazu, obrazu jednotlivých vrstiev s farebným

rozlíšením rôznych materiálov, môžu bezpečnostné röntgeny s CT zobrazovať

tiež virtuálny trojdimenzionálny obraz skúmaného objektu s farebným odlíšením

záujmových materiálov.

Nákupná cena týchto röntgenov je však vysoká a doba potrebná pre

automatickú kontrolu jedného objektu je tiež relatívne väčšia - až okolo 15

sekúnd. Preto sú vhodnejšie skôr pre druhý či tretí stupeň kontroly menšieho

počtu objektov, vytipovaných predchádzajúcimi stupňami kontroly.

2929

4.3.5 Pásové röntgeny IV. Generácie

Do röntgenov IV. generácie môžeme počítať aj röntgeny s

počítačovou tomografiou, ktoré ako prvé na svete splnili prísne kritériá pre

spoľahlivosť detekcie výbušnín.

Nastupujú tu ale aj ďalšie dva zaujímavé princípy. Jedným z nich je

röntgenovanie batožiny dvojakou energiou z troch rôznych smerov

(zvierajúcich vzájomné uhly 60°) a následne súčasné počítačové

vyhodnotenie snímok. (www.vividusa.com) Sú teda potrebné tri páry zdroj -

detekčná sústava. Tieto páry sú rozmiestnené pozdĺž pásu za sebou. Pri

prehliadke sa pás nemusí zastavovať a röntgen dobre detekuje i tenké pláty

plastických výbušnín tienených kovmi.

3030

Druhým princípom je röntgenová difrakcia. (www.heimannsystems.com)

Pred ňou je zaradený röntgen III. generácie s dvojakou energiou. Ten má však,

ako sme si vysvetlili, značný počet falošných poplachov. Batožina s podozrivou

položkou sa potom na páse zastaví u röntgenovej difrakcie. Tu nadíde nad

podozrivú položku zdroj tenučkého, ale intenzívneho röntgenového lúča. Ten z

hora podozrivú položku presvecuje. Pod pásom, na druhej strane, je detekčná

sústava. Tá však nesníma intenzívny röntgenový lúč priamo vo svojom strede,

ale len slabé, tzv. difrakčné krúžky, spôsobené röntgenovým žiarením

difraktovaným na atómovej štruktúre podozrivej položky. Z týchto krúžkov

potom možno určiť, či sa jedná o výbušninu alebo nejakú inú, neškodnú látku

(čokoláda, syr a pod.).

3131

4.3.6 Bezpečnosť a ochrana zdravia pri použití röntgenov

S bezpečnostnou prehliadkou pomocou röntgenov sú úzko spojené

obavy majiteľov kontrolovanej batožiny, či ich obsah nebude röntgenovým

žiarením nejakým spôsobom znehodnotený. Veď pásové röntgeny „presvietia“ i

oceľ o hrúbke okolo 20 mm (obrie röntgeny okolo 50 mm).

Toto nebezpečenstvo hrozí napríklad pri röntgenoch s fluorescenčným

tienidlom s kontinuálnym ožarovaním prehliadaného objektu a pod. U všetkých

moderných pásových röntgenov sú tieto obavy ale značne prehnané, pretože

celková dávka ožiarenia, ktorú obdrží batožina pri jednom priechode pásovým

röntgenom, je vďaka nízkej celkovej intenzite žiarenia dosť malá.

3232

Typická dávka ožiarenia jednej batožiny je menšia ako 0,1 mR (1

TSv) na prehliadku (u niektorých typov röntgenov 0,2 mR). Vedľajšie

vyžarovanie prístrojov do okolia nepresahuje 0,5 mR/hod. merané 5 cm od

povrchu skrine prístroja. Pre porovnanie: pri lete vo výške 9 km je úroveň

radiácie 0,1 mR/hod, prirodzená radiácia na Zemi je závislá na kraji, je ale na

úrovni 0,01 mR/hod a pri röntgenu hrudníku dostaneme 30 mR.

Bezpečnostnou prehliadkou pásovým röntgenom sa nepoškodia

magnetické záznamové médiá (pásky a disky), elektronika, lieky ani

fotografické filmy väčšinou až do ASA/ISO 1 600, 33 DIN včítane.

Z hradiska ochrany zdravia trvalej obsluhy nie je síce nutné, ale je

vhodnejšie vzdialenejšie kontrolné stanovisko (monitory a riadiaci panel).

3333

4.4 Detektory rádioaktívneho žiarenia

Detektory rádioaktívneho žiarenia sa používajú ako doplnok

bezpečnostnej prehliadky pre vyhľadávanie rádioaktívneho materiálu -

kontrabandu, ukrytého v batožine. Bývajú scintilačné alebo polovodičové,

založené na rovnakých základných princípoch ako detekčné elementy röntgenov.

Tu sa však samozrejme nejedná o žiadnu radu či mozaiku elementov

vytvárajúcich obraz, ale len o jeden detekčný prvok, ktorý je ale citlivejší v širšej

oblasti elektromagnetického spektra a ktorý detekuje prenikavé žiarenie vydávané

rádioaktívnym materiálom nachádzajúcim sa v blízkosti detektoru.

V rámci automatickej kontroly sa detektor umiestňuje v blízkosti pásu, čo

nebýva ďaleko od röntgenu. Musí sa preto dať pozor na možné falošné poplachy,

spôsobené spätne rozptýleným žiarením od prípadného väčšieho množstva

materiálu s nižším protónovým číslom nachádzajúceho sa v susednej batožine,

ktorá je práve presvecovaná röntgenom.

3434

Ionizujúce žiarenie sa detekuje a jeho veličiny sa merajú v príslušných

jednotkách s využitím fyzikálnych vlastností zariadení a ich reakcií s rôznymi

látkami.

Dozimetrické prostriedky umožňujú získavať postačujúce informácie

o stupni ožiarenia osôb a radiačnú situáciu v priebehu zásahu na mieste udalosti

a zdroj ionizujúceho žiarenia. Výsledky získané meraním pomocou

dozimetrických prostriedkov sú základom pre hodnotenie účinkov ionizujúceho

žiarenia na ľudský organizmus.

Známe sú tri základné druhy rádioaktívneho žiarenie a to alfa, beta a gama.

3535

Žiarenie alfa je prúd častíc alfa t.j. héliových jadier. Častice alfa vyletujú z jadier

rádionuklídu s veľkou kinetickou energiou, ktorá dosahuje hodnoty niekoľkých

miliónov elektrón voltov, čo predstavuje rýchlosť 10 000 km/s. Častice alfa môžu

prenikať veľmi slabou vrstvou látky, ale už 0,05 mm sľudy alebo hliníka pohltí

takmer všetky častice alfa. Maximálny dolet častíc alfa vo vzduchu je okolo 7

cm. Častice alfa pri prechode látkou reagujú s elektrónovými obalmi ich atómov

a elektrón buď prechádza po interakcii na vyššiu energetickú hladinu, alebo

dôjde k jeho odtrhnutiu a tzv. ionizácii. Pri týchto procesoch sa rýchlosť alfa

častice rýchle zmenšuje a po jej dráhe dochádza k ionizácii okolitého prostredia.

Počet vzniknutých iónov vo vzduchu dosahuje niekoľko desiatok tisíc na dráhe

jedného centimetra letiacej alfa častice. V elektrickom a magnetickom poli sa

žiarenie alfa slabo odchyľuje.

3636

Žiarenie beta je prúd letiacich elektrónov, ktorých rýchlosť sa blíži rýchlosti svetla

(300 000 km/s). Pri premene atómov jedného rádionuklidu sú vysielané elektróny

s rôznou energiou. V elektrickom a magnetickom poli sa časti beta do značnej

miery odkláňajú, avšak v opačnom smere ako častice alfa. Hmotou sú menej

pohlcované a to znamená, že majú väčšiu prenikavosť ako častice alfa.

Napríklad dolet častíc beta je vo vzduchu niekoľko metrov.

3737

Žiarenie gama sa tiež nazýva fotónové žiarenie a je to v podstate

krátkovlnné elektromagnetické žiarenie, ktoré sa šíri rýchlosťou svetla.

Fotóny gama sú bez elektrické náboja a preto sa neodkláňajú pri prelete

elektrickým alebo magnetickým poľom. Žiarenie gama pri prechode hmotou

len veľmi slabo reaguje s prítomnými atómami, preto sa málo zoslabuje.

Dolet vo vzduchu môže byť až niekoľko sto metrov, v pevných látkach

niekoľko centimetrov až decimetrov v závislosti na objemovej hmotnosti látky

a energii fotónov gama. Pri absorpcii gama fotónov v látke vznikajú

sekundárne elektróny, ktoré vyvolávajú ionizáciu v najbližšom okolí.

3838

Pre meranie alebo zisťovanie rádioaktívnych látok, kde sa ionizačné

žiarenie detekuje na základe jeho ionizačných účinkov, sa používajú detektory. V

detektore sa mení energia dopadajúceho ionizujúceho žiarenia na elektrický

signál tak, aby mohol byť spracovaný, zaregistrovaný a vyhodnotený.

Detektory môžeme rozdeliť na dva základné druhy a to kontinuálne a

integrálne.

Kontinuálne detektory podávajú priebežnú informáciu o okamžitej hodnote

detekovaného žiarenia. Po ukončení ožarovania detektora klesne výstupný

signál na nulu.

Pri integrálnych detektoroch sa hodnota signálu zväčšuje s časom, počas

ktorého je detektor ožarovaný t.j. úmerne dávke, expozícii a pod. Po ukončení

ožarovania zostáva informácia uchovaná v detektore po celú dobu, ktorou bol

detektor žiareniu vystavený. Integrálne detektory sa uplatňujú najmä v osobnej

dozimetrii a radiačnej chémii.

3939

Podľa princípu detekcie sa najpoužívanejšie detektory ionizujúceho žiarenia

môžu rozdeliť do troch hlavných skupín:

Elektrické detektory sú založené na látkach, ktoré pôsobením

ionizujúceho žiarenia menia niektoré svoje elektrické vlastnosti napr.

vodivosť. K tomuto druhu detektorov patria ionizačné komory,

proporcionálne a Geiger-Mullerove počítače, kryštálové a polovodičové

detektory.

Scintilačné detektory sú založené na látkach, v ktorých

pôsobením ionizujúceho žiarenia vzniká luminiscenčná scintilácia. Svetelný

signál sa prevádza na elektrický a ďalej sa spracúva.

Samostatné detektory sú založené na látkach, ktoré dlhodobo menia

svoje vlastnosti (farbu, zloženie, objem) pôsobením ionizujúceho žiarenia.

4040

Malé intenzity ionizujúceho žiarenia sa merajú Gejger-Mullerovými trubicami

(GM trubicami), ktoré sú schopné zaznamenať takmer každú alfa a beta a asi

každý desiaty fotón gama. GM trubicu tvoria dve elektródy umiestnené v

sklenenej alebo hliníkovej trubici, ktorá obsahuje zriedený plyn. Pri použití

scintilačných detektorov dopadá ionizujúce žiarenie na kryštály a vyvoláva

v nich slabé svetelné záblesky (scintiláciu). Scintilácia je podmienená

existenciou luminiscenčných centier, ktorá vzniká vniknutím iónov cudzieho

prvku do kryštálovej mriežky iónového kryštálu.

4242

4.5 Detektory stopových častíc

(detektory výbušnín a drog)

Detektory stopového (nepatrného) množstva častíc záujmových látok sa

v rámci bezpečnostných prehliadok používajú na zisťovanie prítomnosti a k

prípadnému určeniu druhu predovšetkým výbušnín a drog. V bezpečnostnej praxi

sú detektory stopových častíc obyčajne nazývané detektory výbušnín (či

detektory drog). Nie sú vôbec iba predbežnými analyzátormi fyzicky nájdeného

materiálu podozrivého z toho, že sa jedná o výbušninu či drogu. Naopak

pomáhajú obsluhe pri kontrole objektov nájsť prípadne ukryté výbušniny či drogy

alebo i upozorniť na to, že v poslednej dobe, hoci aj pred niekoľkými dňami,

prišiel kontrolovaný objekt do styku s týmito záujmovými látkami.

4343

Napríklad osoba manipulujúca s výbušninou či drogou má mikroskopickými

zvyškami týchto látok kontaminované ruky. Tieto zvyšky by boli druhý deň

pravdepodobne detekované, i keby si medzi tým umyla ruky. Hlavným hnacím

záujmom pri vývoji týchto detektorov bola detekcia výbušnín. Vyvinuté princípy

sa ale vo väčšine prípadov dali využiť, rovnako ako pri röntgenoch, aj pri detekcii

drog, niekedy aj iných látok.

Obr. 4.10 Odber vzoriek pre detekciu stopových častíc výbušniny

4444

Odber vzoriek

Spoločnou a veľmi podstatnou fázou detekcie všetkých týchto

detektorov je odber vzoriek. Teda akým spôsobom nazhromaždiť a dostať do

prístroja častice hľadaných látok z vnútrajšku či povrchu kontrolovaného objektu.

Hľadaná látka sa môže nachádzať vo forme pár, aerosólu či častíc prichytených

na povrchu.

Ak pominieme metódu „mokrej“ chémie, tak pôvodne bolo hlavným

spôsobom odberu vzoriek pre fyzikálne prístroje nasávanie pár z tesného okolia

povrchu kontrolovaného objektu, hlavne v blízkosti rôznych štrbín do vnútrajšku

objektu alebo pomocou výmenných dutých ihiel priamo z vnútrajšku objektu. Toto

je výborná metóda pre látky s vyššou tenziou pár pri danej teplote objektu (látky

viac prchavé).

4545

Vysokú tenziu pár majú napríklad nitroglycerín (NG -používaný v dynamite),

ethylen glykol dinitrát (EGDN). V drvivej väčšine prípadov malý prúd pár stačiaci

k ich zaregistrovaniu a prípadne i analýze - uniká z batožiny, v ktorej sú ukryté.

Pentrit alebo hexogén obsiahnutý v plastických výbušninách sa pri izbovej teplote

vyparujú tak nepatrne, že ich pary sú prakticky nedetekovateľné.

Obr. 4.11 Prechádzajúci tunelový detektor osôb s odberom vzoriek nasávaním pár

4646

S rastúcim používaním plastických trhavín sa ukázala nutnosť ešte

ďalšieho spôsobu odberu vzorky. Čisté vojenské výbušniny ako oktogén,

hexogén a plastické trhaviny z nich vyrobené, ale i priemyslové typy trhavín na

báze dusičnanu amónneho, majú tenziu pár malú. Oklamať detektor môže i

obklopenie výbušniny účinným sorbentom (aktívne uhlie).

Medzi najznámejšie plastické výbušniny patrí Semtex, vojenská C-4 či

Detasheet, dodávaná v štvrť palca hrubých plátoch. C-4 obsahuje výbušnú

zložku hexogén (RDX), Detasheet obsahuje pentrit (PETN) a Semtex môže

obsahovať obe tieto zložky, záleží na jeho druhu. Plastické výbušniny a

nitrotoluény majú tenziu pár veľmi malú, rádovo v koncentrácii niekoľkých častíc

na bilión až miliardu. Detekcia ich pár pri bežných teplotách je teda prakticky

nemožná. Preto sa do nich pri výrobe pridávajú značkovače výbušnín

odporúčané medzinárodnou civilnou leteckou organizáciou (International Civil

Aviation Organization - ICAO), ktorých tenzia pár je už vysoká.

4747

Podľa v roku 1998 ratifikovaných Montrealských dohôd o značkovaní

plastických a gélových výbušnín musia byť značkované ako tieto druhy výbušnín

určené pre bežné použitie, tak i tieto druhy výbušnín uložené vo vojenských

skladoch a určené pre bojové použitie. Neznačkované výbušniny sa môžu

vyrábať a skladovať len pre vymenované účely a podliehajú špeciálnej evidencii.

Rovnako nebude vždy možné spoliehať na toto značkovanie plastických

výbušnín. Spoľahlivejšia je ich detekcia ako pevnej kontaminácie. Vhodným

spôsobom pre odber vzorky je v prípade plastických výbušnín oter

povrchu kontrolovaného objektu špeciálnym filtrom. U objektu, ktorý s nimi

prišiel v poslednej dobe do styku, je totiž veľmi vysoká pravdepodobnosť, že na

jeho povrchu budú drobné zvyšky častíc týchto výbušnín. Povrch sa tiež môže

otrieť bavlnenou rukavičkou, z ktorej sa potom vzorka nasaje na filter. V prípade

kvapaliny sa v nej filter mierne namočí (týka sa hlavne detekcie drog).

4848

Ako efektívna sa ukazuje kombinácia dvoch spôsobov odberu vzoriek:

súčasný oter povrchu a nasávanie okolitého vzduchu pomocou ručného vysávača

cez vhodný filter (či špeciálny kolektor). Tieto vysávače majú filter na vstupe

sacieho otvoru, takže keď týmto vysávačom prechádzame po povrchu

kontrolovaného objektu, dochádza k odberu vzorky oterom. Naviac je cez tento

filter nasávaný vzduch obsahujúci pary i povrchový prach a hľadané častice sa na

ňom zachytávajú. Možnosti detekcie môže zvýšiť zahriatie povrchu

kontrolovaného objektu tepelným žiaričom. Dosiahnutá teplota (napr. 67 °C) sa

kontroluje infračerveným senzorom. Odber vzoriek môže trvať niekoľko sekúnd

až, u veľkých objektov alebo rozľahlejších plôch, niekoľko minút.

4949

Po odobratí vzorky sa uskutočňuje jeho desorpcia z filtra. Filter

(kolektor), nachádzajúci sa v automatickej desorpčnej jednotke, je zahrievaný

a je cez neho hnaný prúd vzduchu. To spôsobuje vyparovanie častíc drog a

výbušnín a ich strhávanie prúdom vzduchu do analyzačného prístroja. Výška

teploty musí zaistiť dostatočnú desorpciu všetkých detekovaných látok,

nesmie však prekročiť teplotu ich rozkladu. Teplota desorpcie sa volí okolo

230°C.

5050

4.5.1 Detekcia výbušnín a drog chemickou reakciou

Detekcia výbušnín a drog klasickou „mokrou“ chémiou je samozrejme

najstaršou metódou ich detekcie aj u radovej polície. Väčšina súprav je určená len

pre preukázanie, že nájdená látka je určitou výbušninou či drogou. Niektoré

moderné chemické detekčné súpravy sú však priamo určené k vyhľadávaniu

zvyškových stopových častíc, teda k bezpečnostnej prehliadke.

Obr. 4.12 Odber vzoriek oterom pre detekciu výbušnín chemickou reakciou

5151

Pre detekciu výbušnín aj drog majú tieto prostriedky najčastejšie formu

súpravy činidlových roztokov alebo súpravy sprejov.

Filtračným (či lepiacim) papierikom sa odoberie vzorka z povrchu

kontrolovaného objektu a z kvapátok či sprejov sa na neho nanášajú chemikálie

podľa návodu. Podľa výsledných sfarbení sa usudzuje na prítomnosť častíc

výbušnín či drog . Treba poznamenať, že chemické súpravy obsahujú i žieraviny

a majú obmedzenú dobu skladovania. Ich veľkou výhodou je nízka nákupná

cena. Nevýhodou nízka citlivosť a selektívnosť.

Tenkovrstvová chromatografia je detekčná metóda založená na

rôznom postupe jednotlivých druhov molekúl analyzovanej látky

chromatografickým prúžkom. Aj keď je, ako ďalej uvidíme, prípadná pozitívna

detekcia signalizovaná príslušným sfarbením koncového detekčného elementu

chemickou reakciou, nie je to klasická chemická metóda, pretože hlavná časť

detekcie prebieha (fyzikálno-chemicky) ešte pred týmto prípadným sfarbením.

5252

Možným prevedením tenkovrstvovej chromatografie sú stierky-detektory

jednorázového použitia, veľkosti ceruzky, štyroch druhov, z ktorých každý vždy

preukáže pripadnú prítomnosť príslušného druhu drogy (kokaín, opiáty, konope,

amphetamíny). Povrch prehliadaného objektu sa otrie stieracou časťou detektoru,

na ktorej sa zachytia prípadné čiastočky drogy. Analýza potom trvá okolo 2

minút.

Poznámka: Tieto stierky možno využiť i dopravnou políciou pre

orientačnú skúšku, či kontrolovaná osoba (vodič) nie je pod vplyvom drog. Vzorka

sa odoberá oterom o spotenú časť tela a ak sú v pote obsiahnuté stopy danej

drogy, okienko sa po chvíli sfarbí. K chybe dochádza len vtedy, pokiaľ sa stopy

drogy ešte nestačili dostať do potu alebo naopak pokiaľ sa daná osoba dlho

neumývala a v zaschnutom pote sú stále ešte stopy drog. Podobný prostriedok

odoberá vzorky sa realizuje zo slín pomocou lízatka alebo tyčinky s kúskom

polyuretánu na konci. (www.avitarinc.com)

5353

Tiež nájdenie ukrytých drog môže byť zložitá úloha, a to aj keď sú v jasne

identifikovateľnej forme. Ich nájdenie môže byť ďaleko ťažšie, pokiaľ sa

nachádzajú v menej identifikovateľnej forme - zmiešané s inými látkami, ako

plasty, rozpúšťadlá, poľnohospodárske výrobky a inými neškodne sa javiacimi

objektmi. Takáto zmes môže potom byť vytvarovaná do podoby sanitárnej

keramiky a pod. Alebo napríklad kokaín je ľahko rozpustný v olejoch, alkohole,

niektorých riedidlách, terpentíne, olivovom oleji, acetóne a asi 2% rozpustný v

rope. Práve tu vystupuje do popredia nevyhnutnosť vyspelých detektorov

stopových častíc.

5454

Nie vždy je pri detekcii výbušnín potrebný ručný odber vzoriek.

Existujú aj detektory stopových častíc výbušnín s automatizovanou

prevádzkou. Prvý typ je pásový, tunelový pre batožiny a druhý priechodný,

väčšinou tunelový pre osoby. V oboch prípadoch sa skúmaný objekt

(batožina alebo osoba) musí na niekoľko sekúnd zastaviť v kontrolovanom

priestore a je ofukovaný prúdom teplého vzduchu, ktorý je potom nasávaný a

analyzovaný. Pokiaľ predpokladáme prchavé druhy výbušnín, sú výhody tejto

automatickej detekcie stopových častíc zrejmé, problémom však zostanú

plastické výbušniny.

5555

Výnimkou je vzácnejší postup prehliadky batožiny nakladanej do

nákladných priestorov lietadiel. Batožina sa uzavrie do vzduchotesnej komory,

z ktorej sa potom odčerpáva vzduch. Podtlak môže spôsobiť predčasnú

iniciáciu niektorých nástražných výbušných systémov už na zemi a odčerpaný

vzduch poskytuje najmä ku koncu čerpania vyššiu pravdepodobnosť výskytu

častíc výbušniny z vnútrajšku batožiny.

Automatizovaná detekcia stopových častíc u batožiny sa neujala,

pretože v tomto prípade je k dispozícii viacero iných spoľahlivejších princípov

automatickej detekcie. Vyspelé röntgeny ale, ako uvidíme ďalej, aj jadrová

kvadropólová rezonancia a pod.

5656

U batožiny sa prakticky používa len spoľahlivý starostlivý ručný

odber vzorky oterom (prípadne s nasávaním). Z kapacitných dôvodov len u

obmedzeného počtu batožiny, ktorá bola predtým inou metódou, obyčajne

röntgenom, vytipovaná ako podozrivá.

Pre prehliadku osôb však v súčasnej dobe nie je k dispozícii iný

princíp, určujúci, hoci s určitou pravdepodobnosťou, prítomnosť výbušniny.

Automatická detekcia môže byť v diskrétnom prevedení - prúd teplého

vzduchu v medzidvernom vstupe, ralizovaná na základe princípov :

5757

- elektrónového záchytu : Tá sa používa len pre detekciu výbušnín a

vzhľadom k minimálnej selektívnosti (rozlišovaniu druhov látok), musí byť

doplnená o nejaký princíp predselekcie (napr. predselekcia polopriepustnou

membránou) alebo predkoncentrácia (napr. predkoncentrácia absorpcií na

špeciálnom povrchu) hľadaných častíc,

- plynová chromatografia : (u detektorov stopových častíc skôr duálna

plynová chromatografia) je tak účinná, že sa tento pojem stáva súčasťou názvu

detektorov.

- spektrometria pohyblivosti iontov : Asi najperspektívnejšou metódou.

Je to metóda dostatočne citlivá, selektívna, rýchla a umožňuje stavbu aj

ručných prístrojov.

- hmotnostná spektrometria : Aj na tomto princípe existujú

detektory výbušnín a drog pre bezpečnostné prehliadky. Sú to však prístroje

rozmerné, hmotné, so značnou spotrebou elektrickej energie a predovšetkým

drahé.

5858

4.6 Jadrová kvadropólová rezonancia pre detekciu

výbušnín a drog

Pomocou tejto metódy môžeme prostredníctvom

elektromagnetických polí v oblasti rádiových vĺn zisťovať zastúpenie niektorých

atómových jadier nachádzajúcich sa v daných chemických väzbách v

skúmanom priestore. Nejedná sa o jadrovú reakciu - reakciu, pri ktorej by

dochádzalo k zmenám zložení jadra. A to bez ohľadu na ich priestorové

rozloženie v tomto priestore. Pre policajno-bezpečnostné účely sa vyhľadávajú

jadrá dusíka nachádzajúce sa v chemických väzbách napríklad pentritu,

hexogénu, kokaínu a pod. Používajú sa pásové tunelové prevedenia pre

prehliadku batožiny. Prevedenia pre prehliadku osôb alebo pre vyhľadávanie

mín v teréne sú vo vývoji.

5959

Jadrová kvadropólová rezonancia sa uvádza ako forma technológie

jadrovej magnetickej rezonancie známej napríklad z medicíny. Na rozdiel od nej

sa ale kvadropólová rezonancia zaobíde bez silného magnetického poľa, ktoré

by mohlo poškodiť niektoré predmety v kontrolovanej batožine. A i v ďalších

veciach je dosť odlišná.

Pri jadrovej kvadropólovej rezonancii vyšle vysielač do priestoru

batožiny zložitý impulz rádiových vín nízkej intenzity. Pôvodná kľudová

orientácia osí rotácie atómových jadier skúmaných látok je týmto impulzom

narušená. Ako sa jadrá nasledovne snažia samé seba spätne zrovnať,

produkujú okolo seba svoj vlastný charakteristický rádiový signál, ako ozvenu

typickú vždy pre daný druh látky. Tento signál je zachytávaný prijímačom a

bezprostredne analyzovaný počítačom. Prístroj zväčša pátra po atóme dusíka

N14, ktorý sa nachádza vo výbušninách či drogách

6060

Vplyvom prostredia susedných atómov dochádza k miernemu posunu

rezonančnej frekvencie. Veľkosť tohto posunu závisí na type prostredia,

môžeme z neho usudzovať na typ molekuly a teda aj typ látky - ak sa jedná o

PETN, RDX, základ kokaínu atď. QR je metódou vysoko špecifickou, pretože

citlivosť závisí na tvare molekúl. Môže detekovať látku kdekoľvek v batožine,

bez ohľadu na orientáciu a rozloženie. Droga môže byť rozmiešaná v zmesi,

výbušnina vytvarovaná do tenkých plastov a pod. Rozhodujúci je celkový počet

záujmových molekúl v batožine.

V súčasnosti sa používajú pásové tunelové prevedenia prístrojov s QR pre

prehliadku batožiny a zásielok. Obsluha nemusí analyzovať žiadny obrazový či

zvukový signál, je priamo oboznámená s tým, či je skúmaný predmet v

poriadku či obsahuje výbušniny alebo drogy. Analýzou, trvajúcou priemerne 5

sekúnd, sa nepoškodzujú magnetické médiá, ako počítačové disky a pod.

6161

U detektorov QR výrobca udáva viac ako 99% pravdepodobnosť

detekcie hľadanej zlúčeniny a menšiu ako 1% pravdepodobnosť falošnej

detekcie. Kombinácia QR rezonancie a röntgenu pri jednej prehliadke je

ideálna. Pomocou QR sa totiž samozrejme nedajú vyhľadávať kovy. Na druhú

stranu, röntgenu môže zase uniknúť výbušnina v malom množstve alebo vo

forme tenkého plátu. U väčšej batožiny, pri ktorej sa dá predpokladať veľké

množstvo kovových predmetov, môžu tieto kovy samozrejme vadiť šíreniu

rádiových signálov. Pri takom tienení sa musia pomocou integrovaného

röntgenu vyhľadávať nielen zbrane a pod., ale i výbušniny a drogy.

Veľkú budúcnosť má prostriedok s QR vyvíjaný pre prehliadku osôb.

Mal by to byť prostriedok značne spoľahlivý a pritom s automatizovanou

prevádzkou.

6262

4.7 Použitie milivízie pre detekciu zbraní,

výbušnín a drog

Milivízia (www.mitlivision.com) umožňuje detekovať u osôb i pod

niekoľkými vrstvami odevu ukryté zbrane kovové i nekovové, výbušniny,

drogy a rôzny kontraband a to na základe dvojrozmerného snímania

milimetrového elektromagnetického žiarenia emitovaného ľudským telom a

vytvorenie zodpovedajúceho obrazu na TV monitore (LCD displeje).

Predmety ukryté pod odevom absorbujú (a odrážajú) toto žiarenie a tak ich

obsluha môže na monitore detekovať ako tmavšiu oblasť zodpovedajúcich

obrysov, podobne ako na röntgenovom obraze. Pre prehliadku osôb budú

pravdepodobne slúžiť „prechádzajúce rámy“ prípadne ručné detektory.

6363

Obr. 4.13 Pohľad na osobu vo viditeľnom pásme (vľavo) a milimetrovom pásme (vpravo) elektromagnetického žiarenia (Horná pištoľ je klasická kovová, dolná keramická)

6464

S kontrolou batožiny je to relatívne ľahké. Základom ich

bezpečnostnej prehliadky sú röntgeny, ktoré sa však vďaka odporu

verejnosti pre prehliadku osôb príliš nepresadzujú. Detektory kovov zase

neohlásia špeciálne keramické zbrane, výbušniny, drogy a ďalšie druhy

kontrabandu. Detektory stopového množstva častíc výbušnín a drog, s

odberom vzoriek nasávaním okolitých pár či skôr oterom z povrchu odevu,

sú síce výborné, avšak zbrane a niektoré iné druhy kontrabandu neodhalia a

pre maximálnu istotu je aj tak ideálne kombinovať ich s inými prístrojmi aj pri

detekcii výbušnín či drog. Prostriedkom, ktorý by mohol bezpečnostnú

prehliadku osôb výrazne kvalitatívne pozdvihnúť, sa môže stať práve

milivízia.

6868

Možnosti detekcie a maskovania

Pretože milivízia sníma teplotné žiarenie nielen ľudského tela,

bude výsledný kontrast samozrejme závislý i na teplote okolia, napríklad

miestnosti, v ktorej vykonávame prehliadku. Ďalej záleží na priepustnosti a

odrazovosti skrytej zbrane, výbušniny či nejakého kontrabandu a na

veľkosti následného útlmu odevom. Zabalenie kontrabandu do nejakého

absorpčného materiálu síce zakryje tvary kontrabandu, ale na mílivíznom

obraze bude tmavšia škvrna. Dokonca i pokus o ukrytie zbrane do podpažia

či medzi nohy má za následok rozpoznateľné narušenie normálneho

teplotného rozloženia tela. Predmet ukrytý v nejakej telovej dutine by však

pravdepodobne zaregistrovaný nebol.

6969

Poznámka: Okrem toho sa vyvíja i milivízna kamera s motorickou

hlavou pre pozorovanie okolia napríklad z policajných vozidiel, aby policajti

vedeli, kto z okoloidúcich má pod odevom ukrytú zbraň či iné predmety.

Vyvíjaná milivízna pozorovacia kamera poskytuje obraz v reálnom čase (30

obrázkov za sekundu), skladajúci sa z 128x192 pixelov s rozlíšením 12x12 mm

a zorným poľom 1,6x2,4 m na vzdialenosť 4 m. Ďalšou verziou je aktívny

systém pre pozorovanie cez stenu toľko potrebný pre špeciálne policajné

zásahové jednotky. Taký systém sa využije napríklad, keď sa budú ozbrojení

kriminálnici skrývať v uzavretom priestore, najmä pokiaľ budú mať

rukojemníkov. Policajná jednotka potom môže dopredu pozorovať

rozmiestnenie nábytku vo vnútri miestností a rozmiestnenie a činnosť osôb a

detekovať niektoré zbrane, najmä v rukách ľudí.

7070

Je to možné, pretože väčšina stavebných materiálov síce tlmí, ale nerozptyľuje

milimetrové vlny. Použitie pasívneho systému však už možné nie je. Útlm

väčšiny stien, podláh či stropov je totiž už tak vysoký, že milimetrové žiarenie

emitované ľudským telom je už príliš slabé na to, aby po prejdení nimi bolo

upotrebiteľné väčšie než žiarenie okolité. Naviac by neboli vidieť neživé

predmety v dotyčnom uzavretom priestore, ktoré by práve v daný čas neboli

presvecované žiarením z niektorého ľudského tela. Preto je v tejto aplikácii

potrebné naviac použiť zdroj milimetrových vín, ktorý (cez stenu) ožiari daný

uzavretý priestor dostatočne silným milimetrovým žiarením. Odrazená energia

potom bude zobrazovaná vlastnou milivíznou kamerou. Kvôli odrazom v stene

musí byť naviac kamera a zdroj oddelené.

7171

4.8 Niektoré ďalšie metódy pre bezpečnostné

prehliadky

Základom bezpečnostnej prehliadky neživých predmetov by ma byť

röntgen. Nie vždy je to však z cenových dôvodov možné, najmä čo sa týka

obrích röntgenov pre prehliadku kamiónov, nákladných kontajnerov i osobných

áut. Naviac sa jedná o veľké a zložité objekty a analýza ich röntgenového

obrazu môže byť komplikovaná. Preto je potrebné, najmä u colníkov, mať k

dispozícii i rôzne, väčšinou ručné pomocné prostriedky pre prehliadku výplní

neprístupných miest. Experimentovanie a vývoj sú nekonečné, a tak sa

môžeme občas stretnúť i s prístrojmi založenými na fyzikálnych princípoch

nižšie neuvedenými, ako napríklad s detektorom zvýšeného obsahu kysličníka

uhličitého CO2, vydychovaného osobami ukrytými v kamióne a pod.

7272

Ručné zrkadlá a zrkadielka sa používajú predovšetkým pre kontrolu

spodných, neprístupných častí motorových vozidiel či iných neprístupných

miest. Tieto jednoduché, ale praktické pomôcky majú obyčajne tri hlavné

časti: Vlastné zrkadlo, teleskopickú rukoväť a batériami napájaný svetelný

zdroj. U menších zrkadielok slúži ako osvetľovací zdroj svetlo pevne

spojené s rukoväťou v mieste držania. Pozorované miesto teda osvetľuje

cez zrkadlo. U väčších zrkadiel slúži ako osvetľovací zdroj svetlo

umiestnené v kryte vedľa zrkadla. Pozorované miesto teda osvetľuje

priamo.

7373

Endoskopy, známe tiež z lekárstva a strojného a stavebného

inžinierstva, sa používajú tiež na prehliadku neprístupných vnútorných dutín

kontrolovaných objektov. Stačí i dlhá štrbina priemeru niekedy až slabých 0,6

mm. Endoskopy sú dlhé, tenké, často ohybné, húževnaté a vodotesné trubice

obsahujúce väčšinou tri zväzky optických vlákien, jeden obrazový a dva

svetlovodivé. Tieto zväzky sú na detekčnej strane zakončené objektívom

tvoreným tromi miniatúrnymi šošovkami, pre každý zväzok jedna. Na

zobrazovacej stene je okulár (alebo CCD kamera), osvetľovací zdroj a

prípadné mechanické diaľkové ovládanie natáčania detekčného konca. Svetlo

zo zdroja sa šíri dvomi svetlovodivými zväzkami a príslušnými šošovkami a

osvetľuje pozorovaný priestor. Časť svetla odrazeného od povrchu

pozorovaného priestoru dopadá na šošovku a vstupuje do obrazového

zväzku, ktorý býva tvorený rádovo 30 000 optickými vláknami, ktoré musia

byť usporiadané.

7474

To znamená, že poloha jednotlivého optického vlákna na výstupe musí

zodpovedať jeho polohe na vstupe, pretože každé optické vlákno vlastne

prenáša jeden obrazový bod. Na konci obrazového zväzku je svetlo opticky

prevádzané na obraz pozorovateľný ľudským okom (či snímateľný CCD

kamerou). Okrem využitia v rámci operatívnej techniky alebo u pyrotechnikov sú

endoskopy využívané colníkmi pre prehliadku neprístupných miest, ako

vnútrajšku palivových nádrží a pod.

Obr. 4.14 Endoskopy pre prezeranie ťažko dostupných miest

7575

Stetoskopy sú všeobecne známe skôr ako lekárske fonendoskopy -

prístroje k počúvaniu odoziev a šelestov alebo ako bezpečnostné

fonendoskopy ku skrytému počúvaniu. Dnešné bezpečnostné stetoskopy

sú veľmi citlivé elektronické prístroje k detekcii mechanických, ale i

elektronických časovacích systémov. Mávajú kontaktné i bezkontaktné

senzory. Prvý z nich sníma pomocou citlivého mikrofónu mechanické kmity,

zvuky, z kontrolovaného objektu. Druhý menovaný je aktívny - pracuje na

dopplerovom princípe. Z vyššie uvedeného vyplýva, že sa jedná o prístroje

určené predovšetkým pyrotechnikom a pre bežnú kontrolu nemajú veľký

význam.

7676

Ultrazvukové testery pneumatík a nádrží sa používajú pre detekciu

úkrytových priestorov a kontrabandu v palivových nádržiach (včítane nádrží na

skvapalnený plyn) a pneumatikách automobilov. K stene (či dnu) nádrže alebo

pneumatiky sa priloží čidlo. To vyšle ultrazvukový impulz. Ultrazvukové vlny sa

šíria kovmi, kvapalinou, gumou i vzduchom priamo, ale na ich vzájomnom

rozhraní sa odrážajú. Krátky ultrazvukový impulz vyslaný sondou sa teda

odráža od rozhrania a dopadá späť na sondu. Časový odstup medzi vyslaným

a prijatým signálom zodpovedá vzdialenosti, ktorú prešiel ultrazvukový impulz.

7777

Mikrovlnný detektor slúži k vyhľadávaniu výbušnín, zbraní, drog a iného

kontrabandu ukrytých v mnohých druhoch materiálov (samozrejme

nekovových) na základe detekcie anomálií v týchto úkrytových materiáloch, ako

výrobkov z dreva, betónu, ropy a pod. Môže tiež v istej miere identifikovať

kvapaliny vo fľašiach. Pretože je to prístroj vhodný skôr pre colníkov

nevýhodou je, že mikrovlny vôbec neprechádzajú kovmi.

7878

Gama-detektory sú malé ručné prístroje určené pre detekciu ukrytých

materiálov, ako výbušniny, drogy a iný kontraband s vyšším obsahom

atómov nižšieho protónového čísla, vo dverách automobilov, ich prahoch, v

stenách prepravných kontajnerov a skriňových nadstavieb nákladných a

obytných automobilov, v pneumatikách a iných neprístupných priestoroch.

Týmto prístrojom sa prechádza po povrchu kontrolovaného objektu (napr.

dverách automobilu). Prístroj vysiela do kontrolovaného priestoru gama-

žiarenie. Pokiaľ sa v blízkosti nachádza väčšie množstvo látky s nižším

priemerným protónovým číslom (balíček drogy), dochádza k silnejšiemu

spätnému (Comptonovému) rozptylu žiarenia. To je detekované a

znázornené vyšším tónom či vyššou hodnotou na displeji. Optimálny dosah

býva zhruba do hĺbky 10 cm až 18 cm.

7979

Obr. 3.15 Vyhľadávanie drog ručným gama detektorom

Poznámka : V rámci detektorov stopových častíc je vhodné sa zmieniť aj o

služobných psoch vycvičených pre vyhľadávanie buď výbušnín alebo drog (nie

pre oboje zároveň). Psy sú v súčasnej dobe nenahraditeľné pre bezpečnostné

prehliadky rozsiahlych priestorov. Avšak pre nami rozoberané bezpečnostné

prehliadky väčšieho počtu osôb a predmetov prechádzajúcich stanoviskom

kontroly sú jednoznačne lepšie detektory stopových častíc.

8080

4.9 Kombinácia metód pri bezpečnostnej

prehliadke

Z popisovaných fyzikálnych princípov a vlastností detekčnej techniky je

zrejmé, že len jedna technická metóda je síce lepšia ako nič, nie je však

zďaleka dostačujúca, najmä pokiaľ ide o náročné vyhľadávanie výbušnín v

batožine či balíkoch. Pri použití len jednej metódy pre prehliadku predmetov (či

osôb) je vždy veľké percento falošných poplachov a nezanedbateľná

pravdepodobnosť prejdenia výbušniny, zbrane či drogy. Až kombináciou

niekoľkých metód sa vytvára solídne stanovisko bezpečnostnej

prehliadky. A pretože niektoré detektory, napríklad detektory stopových častíc,

nemajú dostačujúcu rýchlosť vybavenia, býva v praxi prehliadka

viacstupňová. To znamená, že všetky kontrolované objekty podstupujú prvý

stupeň prehliadky.

8181

4.10 Prostriedky na zisťovanie osôb

Na zisťovanie osôb sa používajú viaceré druhy technických

prostriedkov, napríklad meraním kysličníka uhličitého, ktorý je vydychovaný

živými tvormi, prehliadaním objektov termokamerou a iným spôsobom.

V ostatnom období bol vyvinutý nový systém na lokalizáciu osôb s

vyspelou technológiou, ktorý detekuje a vyhodnocuje malé mechanické

pohyby. Tento systém pracuje na princípe elektromagnetických vĺn, ktoré

prenikajú aj cez prekážky. Anténa vysiela radarové vlny, ktoré BioRadar

opäť prijíma a vyhodnocuje. Zisťuje všetky pohyby tela a taktiež aj pohyby,

ktoré sú vyvolané dýchaním a činnosťou srdca.

8282

Analýzou prijatých signálov možno ihneď s vysokou pravdepodobnosťou

zistiť prítomnosť živých tvorov vo vyžarovacom kuželi antény. Tento prístroj môže

detekovať cez dielektrické materiály, ako napríklad bežné tehlové alebo

murované steny, vrstvy piesku, štrku, zeminy snehu až do hrúbky niekoľkých

metrov. Jediným predpokladom pre správnu funkciu systému je, aby sa medzi

anténou a hľadaným objektom nenachádzalo uzatvorené vodivé tienenie. Kovové

časti (armovanie v betóne) spôsobujú pokles citlivosti. Výsledok vyhľadávania je

možné rýchlo upresniť analýzou pomocou počítača. V rámci činnosti je možné

tento systém využiť najmä v nasledovných oblastiach nasadenia:

pátranie po postihnutých (zasypaných) osobách po katastrofách,

detekovanie osôb v budovách zvonka (ochrana objektov),

preskúmanie pohybu v podzemných nekovových kanáloch, prípadne

dutinách,

zisťovanie prítomnosti osôb v osobných a nákladných motorových vozidlách.

8383

V závislosti od výberu použitej antény môže systém nielen detekovať osoby,

ale aj určiť miesto, kde sa osoby nachádzajú. Antény môžu byť kombinované

a k jednému počítaču je možné pripojiť až 5 antén. Pri umiestnení a

nasmerovaní antény je potrebné poznať typ kontrolovaného vozidla z toho

dôvodu, že vysielané vlny neprechádzajú cez vodivý materiál. Na základe

tohto poznania je potrebné na kontrolovanom vozidle nájsť nevodivý materiál

(plastickú hmotu napr. kryt zadných skupinových svetiel, drevo - napr. podlaha

nákladných vozidiel). Aby bolo možné vykonať kontrolné meranie, potrebné je,

aby kontrolovaný doklad mal minimálne rozmery 10 x 10 cm. Celý systém sa

dodáva v kufríku, ktorý je súčasne aj tzv. centrálnym pracoviskom.

8484

Použitá literatúra :

Tallo, A. a kolektiv : Technické systémy a prostriedky

polície,

Bratislava 2001 (čiastočne prevzatý text)