太赫兹在毒品检测中的应用

2021-12-10      7707
     毒品泛指令人成瘾的药物,使用毒品会严重危害吸毒者的身体、精神心理和社会功能,而且,在买卖毒品的过程中,毒品犯罪产业链给经济和社会带来了严重的威胁。

    20世纪六十至七十年代,全球毒品非法交易额已仅次于军火,毒品与毒品犯罪已然成为一个全球性的社会问题,为此联合国专门设立了毒品和犯罪问题办。


毒品产业现状

    最新公布的世界毒品报告显示,在过去1年里全球约有2.75亿人至少使用过一种毒品,约45万人因为吸毒而死亡。在中国,广东地区是我国毒品生产和贩售的重灾区,全国84.6%的冰毒来源于此,且已逐渐形成了产、供、销一体化的职业贩毒体系。

    其中毒品的运输在人流物流、交通运输等安检环节加大对毒品的检查又分为人体藏毒(体内或体表)和交通运输。可见,在人流物流、交通运输等安检环节加大对毒品的检查力度具有十分重要的意义。


1

太赫兹毒品检测的优势


传统的毒品检验方法主要包括:
    ①用于现场快速检验的安检门(X射线透射透视设备)、警犬等;②用于实验室定性定量的化学法、免疫法、光谱法、质谱法、色谱法等。这些方法都存在一定的局限性。



太赫兹安检确定危险品位置示意图

    在这样的背景下,随着太赫兹技术独特的安全性、透视性、指纹谱性等优良特性逐渐引起关注,太赫兹毒品检测的优势被进一步体现出来:例如对于人体体表藏毒的案例,太赫兹无损检测技术可以在不伤害相关人员的情况下,定位到体表藏匿毒品的具体位置和大小。借助于现场的太赫兹毒品检测设备,还可以进一步进行定性、定量的检测,确定毒品的种类和重量,甚至能够区分出同种毒品的碱型和盐型,一秒出结果,实现现场初筛,这是色谱法所不能比拟的。


    除此之外,由于太赫兹具有强穿透性、高安全性、相干性、瞬态性等诸多优点,使其在毒品检测领域拥有如下的独特优点:
  ①对涉毒安检和禁毒排查工作中可疑人员和小件行李、背包等的远距离快速成像。
  ②通过对不同毒品中杂质成分及其含量进行确定,推动毒品的同一性认定和溯源工作的开展。
  ③利用太赫兹对分子震动能级的敏感性区别毒品的对映异构体、几何异构体等。
  ④利用成像技术对吸毒人员进行快速筛查,并且对毒品在生物体内的代谢组学进行研究。
  ⑤创新性地应用于新精神活性物质的检验之中。



2

太赫兹毒品检测的应用

    目前的太赫兹安检技术只能确定危险品的位置,而无法确定其种类。因此,要想确定毒品的具体成分,需要再次对毒品进行太赫兹检测。由于THz波对于大多数非极性包装材料具有较高的穿透性,因此可以使用THz成像技术对隐蔽在纸张、塑料等材料内的毒品进行检测。


2003年,有学者率先使用THz参量振荡器实现了在不拆开信封的情况下,提取信封内可疑物品指纹谱来识别信封内的毒品,并采用不同THz频率对毒品可疑物进行多光谱成像并以此区分信封内的毒品可疑物的种类。

2006年,利用THz成像技术和空间图样成分分析,完成了信封中MA、MDA、MDMA、海洛因、乙酰可待因和吗啡的快速检验。

2009年,基于这些成果的安检设备投入日本邮局使用,与此同时,英国机场开始使用频率范围在50GHz~1THz的成像安检仪。


信封内的毒品成像示意图


    如今,德国Hübner公司联合弗劳恩霍夫物理测试技术研究所研制推出的代号为“T-COGNITION”的太赫兹危险品安检设备,主要应用于信件内毒品等危险品的非侵入性检测。  
    而日本科学家已经实现利用碳纳米管研发出首个可移动,可弯曲,可穿戴的太赫兹扫描仪,能对包括人体在内的三维卷曲物体进行成像探测。
    与此同时,国内的太赫兹发展也十分迅速,已经拥有了太赫兹的商业设备,主要应用于边检、车站等人流密集的地方。


3

毒品数据库

    如今,推动和发展太赫兹毒品检验的主要任务是加快建立有关毒品的THz图像数据库。THz时域光谱毒品数据库的构建和完善,是实现利用THz光谱技术快速鉴别毒品的重要途径,也是THz走向实际应用的必由之路。


    在数据库的建设工作中,人们通过比较同一个样品在不同THz时域光谱仪、以及傅里叶红外光谱仪上进行测量的结果,并和国际上已经发表的数据作比较,得到较为一致的结果,认定数据可靠。这个过程相当于识别每种毒品特有的“指纹”,在以后的安检过程中,只需要将未知物质与检测过的毒品的“指纹”进行匹配,便能确定其成分。

    太赫兹毒品数据库于2013年报道收录了包括甲基苯丙胺类、海洛因、吗啡、咖啡因等在内的38种毒品的THz光谱数据,包括吸收谱和折射率谱,是当时国际上报道毒品种类最多的数据库。

可卡因游离碱与盐酸可卡因的THz时域光谱比较


    为了增强太赫兹数据库在毒品识别检验中的实用性和可靠性,仍需通过对毒品标准物质进行大量的实验性数据测试和理论模拟计算,以此不断丰富数据量。

    首都师范大学课题组在国内首次应用THz技术进行毒品检测研究,建立了对毒品进行品种鉴定和含量分析的方法,开发出了几种基于指纹谱标准的品种识别方法和应用软件,填补了国际空白,对常见毒品太赫兹指纹谱数据库的开发作出了突出贡献。


综上所述,近年来快速发展的THz光谱技术在实现毒品现场快速筛查,以及定性定量检测方面都有良好的应用前景。THz光谱技术具有无损检测、原位检测等巨大优势,目前可以作为传统毒品检测方法的延伸补充,实现互补验证。太赫兹毒品检测还需要在国家政策的支持下,尽快进入药典,成为官方认可的检测新技术手段。广大科研工作者还需团结起来,加大研发力量,建立和完善太赫兹毒品数据库,从而实现太赫兹毒品检测服务的真正落地。






免费咨询热线

专业客服为您解疑答惑