对于这位经常光顾这座毫不起眼的政府大楼的访客来说，开车进入停车场是一个非常熟悉的例行程序。司机摇下车窗，按下一个红色按钮，立刻吐出一张停车票。但红色按钮启动的不仅仅是票据打印机。在汽车下方，一个装置迅速用隐形中子照射汽车的后备箱，这个过程会使后备箱内的物质发射伽马射线。某些伽马射线频率对应于爆炸物的化学特征。如果存在匹配，安保部队将拦截该车辆。
我们的访客停好车，走进大楼的大门，没有注意到突然爆发的气流，这股气流将他衣服和皮肤上的分子推进到头顶上的一系列微型电子嗅探器中，这些嗅探器可以识别出微量爆炸物，即使是隐藏在他身上的微型炸弹也能被检测出来。前方是X光机和金属探测器，它们已成为机场和其他关键设施的固定装置。他的公文包被扫描，由于习惯了高误报率，他等待着它不可避免地被打开。但是，这台X光机已经用X射线衍射技术进行了增强，提高了机器的准确性。因此，公文包继续通过，没有被人手触碰。然而，这还不是终点。我们的访客随后穿过一个门户，该门户采用了一种名为四极共振（QR）的技术。QR设备发射低强度无线电波，暂时扰乱他口袋里携带的各种物质的原子核。当原子核自行恢复时，它们会发出自己的无线电信号——称之为回波。接收器会接收到这个回波，并立即将其特征与爆炸物数据库进行比较。通过检查后，我们的访客继续他的预约，安全检查只耽误了几分钟。
在后9/11时代，尤其是在西班牙马德里3月11日恐怖分子火车爆炸事件之后，炸弹探测的优先级比以往任何时候都高。机场使用X光机和经过专门训练的犬只进行安检已很常见；现在，其他交通方式的脆弱性也在被审查。例如，马里兰州郊外的一个火车站目前正在作为运输安全管理局（TSA）的试验场，该局将研究哪些炸弹探测方法和技术对于铁路最有效。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
但正如上述情景所表明的那样，没有一种万能的方法可以用来查找炸弹。人们在通过各种探测器时将被扫描、嗅探和照射。“所有技术都有弱点，”新墨西哥州阿尔伯克基市桑迪亚国家实验室的炸弹探测专家约翰·帕米特说。“未来理想的系统可能将包括多种探测技术。”
无论采用何种技术，炸弹探测都是一项细致而危险的业务，主要是因为爆炸性蒸汽难以辨别，而且设备的灵敏度范围有限。这些技术还有另一个共同点：它们都很昂贵。目前机场使用的X光机每台可能高达150万美元，而像旧金山国际机场这样繁忙的机场，根据InVision Technologies的首席执行官塞尔吉奥·马吉斯特里的说法，可能使用多达40台。InVision Technologies 与 L3 Communications 一起制造 TSA 认证的设备。这些机器可以使用一种称为计算机断层扫描的过程生成行李内容的 3D 图像，使操作员能够识别可疑物体。不幸的是，像一罐花生酱或一块水果蛋糕这样的无害物品也显得可疑，产生两位数的误报率，并导致旅客经历长时间的延误。（InVision 最近被通用电气收购，这项交易将使通用电气成为安全领域的巨头，这要归功于在该领域的相关收购。）
更顺畅的检查可能即将到来：美国机场正在采用欧洲已经使用的补充性 X 射线衍射技术，该技术更准确，可以检测到更小量的潜在爆炸性物质。与现有的 X 光设备一起，它应该将误报率降低到个位数，从而减少所需的干预。“人是安全链中最薄弱的环节，”马吉斯特里观察到。“我们希望将人从其中移除。” 虽然每台额外的 X 射线衍射机花费 100 万美元，但马吉斯特里表示，由于需要的操作员较少，该机器将在两年内收回成本。凭借低误报率，他设想这些 X 射线行李检查机连接在一个由单个操作员操控的网络中。他报告说，第一批 X 射线衍射装置将于今年年底开始出现在美国机场。在其他地方，尤其是在边境口岸，安全专家正在试验更高功率的背散射 X 射线来检查货物。
但加利福尼亚州尔湾市 HiEnergy Technologies 的首席执行官兼首席科学家博格丹·马格利奇表示，从医学影像研究中借用的 X 射线技术并不是最终答案。“X 射线探测器在化学上是盲目的，”马格利奇评论道。“它们无法检测到爆炸物。它们不是化学特异性的。它们只能检测可能的爆炸物。”
HiEnergy 正在开发一种汽车炸弹探测器，它希望在今年年底前以每台约 165,000 美元的价格提供给西班牙和美国陆军等客户。当安装在检查站时——例如，停车场入口——该设备用快中子照射汽车后备箱，这会导致后备箱内的物体发射伽马射线。某些伽马射线的特征对应于各种爆炸物的化学特征。马格利奇说，伽马射线探测器在技术上可行地开发仅在过去几年才实现。即便如此，HiEnergy CarBomb Finder 的范围仅限于几英尺，其灵敏度水平使其最有效地对抗车辆中运输的大型炸弹，而不是自杀式炸弹袭击者可能携带的较小爆炸物包。进一步限制该设备实用性的是，水可以减慢快中子的速度，将分析所需的时间从几秒钟延长到几分钟。HiEnergy 还制造了其汽车炸弹探测器的车载版本，可用于根据需要检查可疑车辆。
另一种比 X 射线更具化学智能的替代方案是四极共振技术，该技术用低频无线电波照射人体。QR 技术仍在开发中，最值得注意的是 Invision 的一家子公司正在开发。QR 技术主要用于扫描乘客和随身行李。但与其他技术一样，QR 技术也有其局限性：它可能对某些爆炸物（例如军方使用的爆炸物）比对其他爆炸物更敏感。
任何类型的炸弹探测技术的探测范围受限是田纳西州橡树岭国家实验室 (ORNL) 电子嗅探器研究背后的驱动力。现有的痕量检测有效地限于离子迁移谱仪 (IMS)，该谱仪隔离并识别与爆炸物相关的负离子颗粒，这些颗粒可能从通过门户的人或物体中散发出来。（运输安全管理局现在正在测试一种“票据舔拭器”，它将对机票执行相同的操作。）ORNL 的科学家正在开发一种基于 MEMS 的电子鼻，它比针头还小，其工作原理很像狗的鼻子来嗅探爆炸物。根据 ORNL 从事该项目的科学家之一 Panos Datskos 的说法，该传感器实际上是由微型悬臂阵列组成的，每个悬臂由不同的材料制成，并且每个悬臂都经过独特的涂层处理。当少至六个分子与悬臂接触时，每个悬臂会以不同的方式变形以创建可识别的模式，同时还会产生独特的共振频率。计算机分析结果数据，并将其与爆炸物数据库进行匹配以进行识别。这种方法还可以感应非爆炸性化学、生物或放射性武器，所有这些都可以组合在一个单一的、廉价的设备上。此外，悬臂可以响应物理刺激，例如温度和声音，因此它们可以用作火灾警报器或入侵警报器。Datskos 报告说，目前 20 到 30 个悬臂阵列的范围是 3 到 10 英尺，但如果开发更大的阵列，范围可能会增加。ORNL 希望在一年内准备好原型，因为诸如误报等“困难”问题的研究正在进行中。
另一种可能在一年内准备好的原型设备是使用太赫兹成像来检测远至 50 米外厘米大小的物体的设备。在新泽西理工学院 (NJIT) 开发的太赫兹成像利用刚好低于可见光谱的频率，对于扫描人体而言比 X 射线更安全，因为它不会损害组织，NJIT 物理学教授约翰·费德里奇说，并且它适合用作便携式设备。它还可以为不同类型的爆炸物分配颜色，以便快速识别。然而，太赫兹成像也有其局限性，因为它无法穿透金属或水，并且需要在光线充足的环境中使用。
但即使是费德里奇也承认，在炸弹探测方面“并不存在神奇的子弹”。费德里奇和像他这样的科学家所能希望做的就是注入足够的探测层，使炸弹尽可能难以溜过。