化学剂探测器的检测
        近年来,联合化学剂探测器(Joint Chemical Agent Detector, JCAD)已成为战场上重要的防御工具,对饱受战火摧残的城市亦是如此。联合化学剂探测器的大小和形状与盒式录像带或精装畅销书差不多,一旦出现沙林等神经毒剂或芥子气等糜烂性毒剂,探测器就会发出警报,并开始闪光。

  这些探测器都设计为可以承受严酷的环境,并可以重复使用。美国国防部希望找到一种方法来随时间检测这些装置对化学物质的敏感性,因此美国国家标准与技术研究院(NIST)的一个测量小组受命负责给出一种高性价比的解决方案。

  最终给出的成果是一个名为“阈值置信度检查器”(Threshold Confidence Checker,TCC)的辅助装置,重量只有几克,看起来有点像打火机。TCC可以滑动安装在化学剂探测器的顶部,这样就可以单独针对每台装置的传感能力进行精确的测量。

  这种阈值置信度检查器(TCC)的操作无需特殊培训或掌握特殊技能,可进行重复测试,每次使用成本不到1美元。测试只需要很短的时间,而且在验证关键组件时,待检探测器无需停止服务。

  这种体积小、价格便宜的阈值置信度检查器(TCC)完全不同于之前提出的第一个解决方案。第一个解决方案是使用一种大型光谱仪,通过红外线检测蒸汽的化学特征来识别蒸汽。

  “当时我们意识到那种方式不适应实际的情况,”NIST团队负责人Pamela Chu说。这些笨重的光谱仪大概有冰箱那么大,不容易运到部队经常部署的偏远地区。此外,每个光谱仪系统的成本超过10万美元,且需要配备经过专门培训的工作人员。化学剂探测器还必须定期从实际应用现场拿走,集中送到一个仓库中进行测试,而这个仓库通常是在很远的地方。

  “为此,我们应该有能力开发一种廉价、有效的解决方案,并且可以重复用于其他类似的探测设备,”Chu说道。
    化学剂探测器的检测
        如图所示,一针剂化学模拟剂(用于模拟战争中使用的致命化学物质)被滴入阈值置信度检查器(TCC)。
        图片来源:杰森·斯托顿/ NIST
       进行测试时,操作员只需将阈值置信度检查器(TCC)安装在探测器的进气口区域。在TCC内部,一个小的玻璃针剂中含有一定已知量的化学模拟剂,这些化学模拟剂安全无毒,但可引起这些装置产生如同接触到危险的神经毒剂或糜烂性毒剂一样的反应。

  当针剂瓶被压碎时,模拟剂会放出无害气体,这个量可以测量,且刚好可以以高于灵敏度设置上限的量触发探测器。如果发出了警报且特定数量的灯被点亮,士兵或测试人员就知道该装置仍能正常工作,可立即将其送回应用现场。

  那些未能按照要求显示一定数量灯的联合化学剂探测器需要进行额外维护,如果仍然不通过,则返回仓库进行其他的检查并展开一切必要的维护措施。

  阈值置信度检查器(TCC)使用的模拟剂数量可以溯源至已建立的标准和参考方法。此外,随着传感器技术的发展和手持式化学剂探测器的变化和演变,用于开发当前这轮TCC的技术也可以被复制。虽然TCC本身可能需要调整或重新配置,但其研发过程中确立的原则将保持不变,并可反复加以应用。

  从2010年开始,Chu和她的团队已经对阈值置信度检查器(TCC)进行了多年的研发。为这项研究提供资金的美国国防部现在宣布,将开始大规模生产这些测试装置,并已经签约一家私营公司,负责生产6万台,以便立即投入使用。
       

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