Standardisierte Methode für Collection Efficiency Messung von Wipe-sampling of Trace Explosiven

Summary

Optimierte Probenahmeprotokolle und die Entwicklung neuer Wischmaterialien können durch standardisierte Messungen der Sammeleffizienz aus der Wischprobenahme erleichtert werden. Unser Ansatz für die Probenahme von Sprengstoffspuren verwendet ein automatisiertes Gerät zur Steuerung von Geschwindigkeit, Kraft und Entfernung während der Wischprobenahme, gefolgt von der Extraktion des gesammelten Sprengstoffs.

Abstract

Einer der begrenzenden Schritte zum Nachweis von Sprengstoffspuren an Screening-Orten ist die effektive Entnahme der Probe. Die Wischprobenahme ist das gebräuchlichste Verfahren zum Sammeln von Sprengstoffspuren, und standardisierte Messungen der Abscheideeffizienz sind erforderlich, um die Probenahmeprotokolle zu bewerten und zu optimieren. Der hier beschriebene Ansatz ist darauf ausgelegt, diese Messinfrastruktur bereitzustellen und steuert die meisten Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie für das Wipe-Sampling relevant sind. Drei kritische Faktoren (die aufgebrachte Kraft, der Verfahrweg und die Verfahrgeschwindigkeit) werden mit einem automatisierten Gerät gesteuert. Die Testoberflächen werden auf der Grundlage der Ähnlichkeit mit der Screening-Umgebung ausgewählt, und die Tücher können aus jedem Material hergestellt werden, das für die Verwendung bei der Wischprobenahme in Betracht gezogen wird. Partikelproben des Sprengstoffs 1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazin (RDX) werden mittels Trockentransfertechnik an einer festen Stelle auf der Oberfläche appliziert. Die Partikelproben, die kürzlich entwickelt wurden, um Rückstände zu simulieren, die nach dem Umgang mit Sprengstoffen entstehen, werden durch Tintenstrahldruck von RDX-Lösungen auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Substrate hergestellt. Die Abscheideeffizienz wird gemessen, indem der gesammelte Sprengstoff aus dem Tuch extrahiert wird, und dann mit kritischen Probenahmefaktoren und der Auswahl des Tuchmaterials und der Testoberfläche in Beziehung gesetzt. Diese Messungen sollen als Leitfaden für die Entwicklung von Probenahmeprotokollen an Screening-Orten dienen, bei denen Geschwindigkeit und Durchsatz im Vordergrund stehen.

Introduction

Das Screening auf Spuren von Sprengstoffen an Flughäfen und an anderen Orten ist ein entscheidender Schritt für den Schutz der Bevölkerung vor der Bedrohung durch den Terrorismus. Aktuelle Praktiken werden von Menschen behandelt und Reinigen Probenahme von Oberflächenkontamination von Gegenständen, die Menschen selbst, und Gegenstände stark fokussiert bestimmt für Ladung hält. Sammlung wipes wird sofort auf dem Gebiet unter Verwendung handelsüblicher Sprengstoffspurendetektoren (ETD) analysiert , die auf thermische Desorption von gesammeltem Vollmaterial typischerweise basieren, mit Detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie ¹ oder, in jüngerer Zeit, Massenspektrometrie. Der Gesamtbetrag der zur Verfügung stehenden Zeit für die Probenentnahme und die Analyse wird durch die Notwendigkeit begrenzt, die Auswirkungen auf dem Passagier- und Frachtdurchsatz zu minimieren. Sampling-Protokolle müssen optimiert werden, um die meisten Proben in kürzester Zeit zu sammeln, die standardisierten Messungen erfordert, die wichtigen Faktoren wiegen Sammlung zu wischen.

Wipe-samplingzur Probennahme Oberflächenkontamination in Gesundheits-, Umwelt- und regulatorische Arenen ist eine allgemeine Praxis , ^{2, 3, 4, 5, 6, 7} verwendet. Typische Verfahren umfassen das Halten der in einem festen Bereich von Hand und Probenahme wischen eine allgemeine Abdeckung Muster. Zur Erhöhung der Kontrolle über Faktoren Wischen, einschließlich Kraft und Geschwindigkeit, entwickeln wir einen entscheidenden Ansatz zur Simulation wischt Sampling ^8, die auch die Effizienz verwendet wurden , zu bewerten , in biologischen wipe-Sampling ^9. Ein handelsübliches Gerät für die Haftungsmessungen bestimmt wurde, zu dem Zweck eingerichtet ist; es umfasst eine ebene Oberfläche, die wischen mit einer festen Geschwindigkeit und den Abstand unter einem stationären bewegt. Die Kraft, während der Probennahme wird durch ein Gewicht gelegt auf die Oberseite des Halters abzuwischen gesteuert. Oberflächen von Interesse (Stoffe, plastics, Metalle, etc.) sind auf der ebenen Oberfläche angeordnet und eine Partikelprobe wird in einem festen Bereich auf dieser Oberfläche angeordnet. Unsere frühere Arbeit verwendete Polystyrol-Latex-Mikrokugeln, wie die Testpartikel und Partikelgröße wurden gezeigt, eine Wirkung auf der Partikelsammlung haben, mit größeren (42 um) Kugeln gesammelt effizienten als kleine (9 um) Kugeln. Wir fanden auch eine gewisse Verbesserung der Sammeleffizienz mit einer Erhöhung der angelegten Kraft während der Probenahme und beobachteten Unterschiede in der Sammlung von verschiedenen Oberflächen und für verschiedene Tücher.

In späteren Arbeiten fanden wir , dass Polystyrol - Teilchen durch die Fortsetzung der Oberfläche nach der Entnahme wieder abgelagert werden könnten wischen, um die scheinbare Sammeleffizienz ¹⁰ reduziert wird . Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Spurensprengstoffdetektion, als Elemente in Screening-Szenarien abgetastet, wie Koffer, groß im Verhältnis zur Sammelfläche abzuwischen sein können, erfordern umfangreiche Reise distances auch nur einen kleinen Prozentsatz der Fläche des Elements abzudecken. Daher ist die Entfernung, die auf der Oberfläche nach der Entnahme der Probe ein wichtiger Faktor, und Feld Protokolle typischerweise einen maximal zulässigen Abstand vor jeder Analyse abgedeckt definieren.

Die Formen von Mikrokügelchen sind im Gegensatz zu echtem explosiven Partikel ^{11, 12} und ihre chemische und physikalische Eigenschaften können ihnen eine unzureichende simulant für Sprengstoff in Wisch Sammlung Experimente machen. Um diese Einschränkung zu begegnen, haben wir ein Testmaterial den Sprengstoff 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazin (RDX) mit einer bekannten Partikelgröße enthält. Das Testmaterial wird durch Tintenstrahldruck einer Nanoliter-Volumina von RDX-Lösung in Arrays auf Teflon Substrate mit mikrometergroßen Feststoffablagerungen, die durch Verdampfung bei jedem Punkt in der Anordnung hergestellt. Die Einlagen werden an die Testoberflächen übertragen, indem auf die Oberfläche zu reiben, und das sich ergebende Teilicle Größen werden durch den Start Dosiermenge definiert. Die gewünschten Teilchendurchmessern, wie durch Analyse von Fingerabdrücken, die Spurensprengstoffe bestimmt wird, beträgt 10 bis 20 um. Ablagerungen kann auch durch Pipettieren Mikrolitervolumina Lösung auf Teflon Substrate ^13, gebildet werden , aber sie werden in eine einzige große Lagerstätte, in der Regel viel größer , dass der gewünschte Bereich von Teilchengrßen (für RDX Massen relevant für diese Arbeit) trocknen. Der Tintenstrahl RDX Partikelstandard wird in dieser Arbeit zusammen mit quantitativer Extraktion und Analyseverfahren verwendet, um das Verfahren zu zeigen, für die Sammeleffizienz Bestimmung abzuzuwischen. Diese Messungen sind auf der Entwicklung von neuer Probennahme fördern wischt mit besserem Abscheidegrad und Unterstützung bewährte Verfahren in Feld Probenahme, einschließlich Zielflächen, die weitere Probe ergibt, die entsprechende Kraft während des Sammelns zu verwenden, und der Bereich zur Abdeckung vor der Analyse.

Protocol

1. Vorrichtung

1. Auswählen oder eine Vorrichtung mit einer beweglichen Ebene herzustellen (siehe Schema in Abbildung 1).
   HINWEIS: Hier verwenden Sie einen TL-Gleit / Schäl-Tester aber dieses Gerät verfügt über Funktionen, wie zB die Messung der Reibungskräfte, die nicht notwendig zu dieser Methode sind und können die Kosten über eine einfachere Vorrichtung erhöhen.
   1. Wählen Ebene Abmessungen mit einer Länge von mindestens 15 cm von einer Mindestbreite von 3 cm. Die Länge steuert die maximale Entfernung , für einen einzelnen Abtastpfad (Abbildung 1).
   2. Wählen Sie eine Ebene, die von 50 bis 400 mm / s mit einer Wiederholgenauigkeit bei der gewählten Geschwindigkeit von ± 10% bei definierten Geschwindigkeiten bewegt. Der Bereich basiert auf Daten von einer Freiwilligen Bevölkerung Durchführung Wisch Experimente. ¹⁰
2. Fabrizieren einen Wischhalter (Abbildung 2). CAD-Zeichnungen in ergänzenden Informationen.
   1. Fügen Sie einen Klemmmechanismus der Wisch- und belichten eine circul zu haltenar Sammelbereich 30 mm im Durchmesser. Der Sammelbereich ist, basierend auf typischen ETDs wo der Desorber Bereich in dem Instrument definiert den zulässigen Sammelbereich.
   2. Fügen Sie eine abnehmbare weiche Unterlage hinter dem Sammelbereich eine gleichmäßige Kraftverteilung zu sorgen. Es ist abnehmbar bei Verschmutzung, die durch die Reinigung nicht auf andere Weise entfernt werden kann. Der Träger kann aus Schwammgummischaum hergestellt werden, wie in ASTM D1894 ¹⁴ oder einem anderen weichen Material beschrieben, wie beispielsweise Filz, auf Maß geschnitten.
      HINWEIS: Die Eigenschaften des Schaumgummis in ASTM D1894 beschrieben ist, umfassen eine erforderliche Weichheit als die Fähigkeit gemessen, um den Schaum 25% zu komprimieren, wenn einen Druck von 85 ± 15 kPa (12,5 ± 2,5 psi) gemessen. Wir werten die Wirksamkeit eines Trägermaterials gleichmäßig zu verteilen Kraft durch den Druck Abbilden ⁸ einen kraftempfindlichen Film verwendet wird ^{, 10.} Der Druck über den gesamten Sammelbereich (30 mm durchmeter Kreis) kann für eine gleichmäßige Verteilung der Kraft nur auf der Grundlage der Gesamtkraft berechnet werden.
   3. Umfassen anbringbare Gewichte Gesamtkräfte (Gesamtgewicht des Halters und des Gewichts), um auf dem Wischtuch im Bereich von etwa 1 bis 15 N (etwa 100 bis 1.500 Gramm-Kraft). Stellen Sie die minimale Kraft, die durch das Gewicht des Halters wischen. Der Kraftbereich basiert auf Daten von einer Freiwilligen Bevölkerung Abwischen Durchführung von Experimenten, in denen die durchschnittliche ausgeübte Kraft betrug 7 N. ¹⁰ Die maximale Kraft wird durch die Fähigkeit begrenzt werden während der Fahrt eine glatte Bewegung über die Oberfläche zu gewährleisten.
   4. Gehören Augen Haken oder eine ähnliche Vorrichtung für ein Rückhaltedraht befestigt wird. Der Draht hält den Wischhalter von während der Bewegung des Flugzeugs bewegen. Der Draht sollte während der Bewegung des Flugzeugs in einem geringen positiven Winkel zu der Oberfläche oder parallel sein.

2. Materialauswahl und Instrumental-Konfiguration

1. wählen test Oberflächen auf Basis von Ähnlichkeit mit der Screening-Umgebung. Entscheidungen können , umfassen synthetische Leder, Metall, Kunststoff, Pappe, Stoff, usw. Verwenden Oberflächen , die flach sind und passen auf der Ebene der Testvorrichtung. Sehr flexible Oberflächen müssen durch eine starre Oberfläche zu verhindern während der Bewegung abzuwischen Sampling unterlegt werden.
   1. Schnittflächen zur Größe bei Bedarf und sauber mit Lösungsmitteln (Ethanol oder Methanol ist im allgemeinen geeignet) und / oder durch Partikel mit Druckluft abgeblasen. Saubere Oberflächen unmittelbar vor der Durchführung von Wischsampling.
2. Verwenden Sie aus Tüchern aus einem beliebigen Material zur Verwendung als in Wisch-Sampling. Sie müssen Mindestabmessungen aufweisen, die 30 mm Durchmesser Kreissammelbereich auf dem Wischhalter zu bedecken und an Ort und Stelle festgeklemmt werden.
   1. Cut wischt Größe bei Bedarf in passen Halter wischen.
   2. Testen eine Teilmenge von Wischtüchern vor in Abschnitt beschrieben folgende Verfahren verwenden, 4 Extraktionseffizienz und Leer VERSCHMUTZ zu bestimmenIonenniveau mit Bezug auf RDX oder anderen Verunreinigungen, die mit der Analyse stören könnten.
3. Bereiten RDX Partikel Standards durch Tintenstrahldruck-Arrays auf Polytetrafluorethylen (PTFE) Substraten. Ihre Herstellung und Verwendung sind im Detail in der Veröffentlichung im Bericht beschrieben. 200 ng von RDX ist eine Mindestmenge auszukommen, etwa 5 ng / ml und die maximalen Menge typische analytische Nachweisgrenzen der Quantifizierungstechnik gegeben, basierend auf dem ausgewiesenen Mengen an RDX in Fingerabdruck, soll ein paar Mikrogramm sein. Die Proben können nach dem Drucken für bis zu 30 Tage im Kühlschrank gehalten werden.
   HINWEIS: Die Partikel von diesen Standards abgeleiteten Größe im Bereich von 1 um bis 40 um im Durchmesser, zu simulieren und um die Partikel in Fingerabdruck nach Plastiksprengstoff ¹² handhaben . Die Flächenverteilung der transferierten Probe ist auf der gedruckten Feldgrße abhängig, wird jedoch typischerweise von 5 mm Fläche innerhalb eines 5 mm betragen; auch innerhalb der 30mm Durchmesser kreisförmigen Abtastbereich. Dieses Protokoll verwendet Standards RDX Partikel durch Tintenstrahldruck erzeugt, der eine bekannte Partikelgrößenverteilung und eine bekannte Fläche Verteilung aufweisen, wenn sie auf die Testoberfläche übertragen. Andere Trockentransfer Proben ¹³ können , wenn die gleichen Parameter bekannt sind , verwendet werden. Proben durch direkte Abscheidung aus einer Lösung auf die Testflächen hergestellt sind nicht zu empfehlen.
4. Konfigurieren und Testgerät für die Probenahme wischen.
   1. Bewegen , um die Ebene in die Ausgangsposition (Figur 1).
   2. Mit Bezug auf Figur 3 stellt eine Testoberfläche, ohne sie anhaften, auf der Geräteebene.
      1. Vorbereiten eine Schablone aus Papier, wie in Abbildung 1 in der schematischen Darstellung gezeigt ist , und legt es bündig an die Kanten der Prüffläche, wie in Abbildung 3 gezeigt. Die Schablone markiert die Lage der Wischposition beginnt und die Lage und Länge der Abtastpfad.
      2. Halten Sie die Vorlage to der Oberfläche mit Klebeband. Bewegen, um die Oberfläche, mit der Schablone, hin und her auf der Ebene, bis die auf der Startposition wischen sitzt, wenn der Rückhaltedraht gespannt ist. Bewegen, um die Oberfläche, mit der Schablone, Seite an Seite auf der Ebene, bis der Rückhaltedraht wird den Fahrweg zentriert nach unten.
   3. Markiert die Position auf der Ebene, wo das Substrat eingehalten wird, wie oben bestimmt. Oberfläche haftet, mit der Schablone, zu der Ebene unter Verwendung von doppelseitigem Klebeband.
   4. Verwenden Software steuert für das Instrument zur Eingabe der Entfernung und Fahrgeschwindigkeit.
   5. Initiieren Bewegung des Flugzeugs zu prüfen, dass die den Abtastpfad für die gesamte Entfernung, wischen folgt und um sicherzustellen, problemloses Reisen.
      HINWEIS: Einige Kombinationen von Wisch- und Testoberfläche in einem hohen Maß an Reibung während der Bewegung führen. Skipping und Anheben der während der Bewegung wischen ist unerwünscht. Das Wischtuch aus dem Abtastpfad für lange Wegstrecken oder für einige Kombinationen abweichenvon Wisch- und Testoberfläche. Der kritischste Faktor ist, um sicherzustellen, dass die Pässe durch die Probenablagestelle wischen. Einstellen des Winkels des Rückhaltedraht kann helfen, das Problem zu lindern.
   6. Messen Sie die Entfernung vom Ort der Probe Ablagerung zum Ende der Bewegung.
      HINWEIS: Wenn die Probe nahe dem Beginn des Abtastpfad angeordnet ist, wie in 1 gezeigt, wird die Entfernung , für die Prüfoberfläche Länge auf ihrem Maximum sein. Kleinere Fahrstrecken können durch die Begrenzung der Gesamtlänge der Reise gewählt werden, oder indem man die Lage der Probe zu bewegen.

3. Wipe-sampling

1. Saubere Testoberfläche und trocknen lassen.
2. Platzieren Sie die Oberfläche auf einer Oberladewaage und legt eine Papierschablone auf (siehe 2.4.2), um es in Position an einer Ecke zu halten.
3. Nehmen Sie eine Partikelprobe in der Hand und verwendet Streifbeleuchtung zu prüfen, ob die Anordnung vollständig ist.
4. Legen Sie einen Finger hinter der Hinterlegungund legt die PTFE-Substrat ablagerungs Seite nach unten auf der Testoberfläche mit der Ablagerung innerhalb des markierten Probenbereiches. Übersetzen des PTFE-Substrat entlang der Prüffläche innerhalb der Abtastpfad ein Minimum von 10 N (beobachten, das Gewicht auf der Waage gleich oder überschreiten 1000 gram-force) unter Verwendung der Teilchen trocken zu übertragen.
   1. Für die Testoberflächen mit einer quergestreifter Textur, übersetzen den PTFE-Substrat entlang der Fläche senkrecht zu den Streifungen, auch wenn dies auf den Abtastpfad orthogonal ist.
5. Verwenden Streifbeleuchtung des PTFE-Substrat nach dem Trockentransfer zu inspizieren um die Entfernung der Anordnung zu gewährleisten. Wenn Array-Elemente bleiben, wählen, ob das Experiment fortzusetzen oder zu verwerfen und neu beginnen. Die Wahl hängt von den Nachweisgrenzen von der Gewinnung und Analyse sowie der minimalen Masse an der Oberfläche benötigt wird.
6. Haben den PTFE-Substrat für die Extraktion und Bestimmung der Übertragungseffizienz.
7. Platzieren Sie die Testfläche auf die Ebene, in der punter Verwendung von doppelseitigem Klebeband oder äquivalente reviously Stelle definiert, und es auf die Ebene haften.
8. Laden die ausgewählte Wisch in den Halter und befestigen die entsprechenden Gewichte für die gewählte Kraft.
9. Zeichnen Sie die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Nähe des Experiments auf ± 2 ° C und ± 5% RH.
10. Befestigen des Rückhaltedraht mit dem Wischhalter und legt den Halter wisch Seite nach unten auf der Testoberfläche. Unmittelbar initiieren Bewegung des Flugzeugs. Heben Sie den Wischhalter ab, nachdem die Bewegung der Testoberfläche aufhört, und entfernen Sie aus dem Halter der abzuwischen.

4. Extraktion und Analyse

1. Extrahieren und analysieren jede RDX verbleibenden auf PTFE Transfersubstrat.
   1. Durchfluss 1 ml Methanol einen internen Standard enthält, über die Oberfläche und in ein 2 ml Glasfläschchen. Verwenden Sie einen isotopisch markierten RDX als internen Standard. Ein geeignetes Analogon mit ähnlicher chemischer Struktur und physikalischen Eigenschaften kann, wenn ein isotopisch markiert Ständer verwendet werden,ard ist nicht erhältlich. Für RDX ein zusätzlicher akzeptabel wäre interner Standard Cyclotetramethylentetranitramin (HMX) sein. Das Verfahren zur Herstellung des PTFE-Übertragungssubstrats schlägt die PTFE um die Einwickelpapier Lösungsmittelverlust zu dem Papier zu minimieren.
   2. Quantifizieren Lösungen zuvor entwickelte analytisches Protokoll. Das Protokoll, das in dieser Studie verwendet wird, basiert auf Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (ESI-MS).
2. Extrahieren und analysieren RDX gesammelt auf dem Tuch.
   1. Schneiden Sie das Material zum Abwischen von 30 mm Durchmesser Kreissammelbereich nach unten und legen Sie den geschnittenen Abschnitt in eine 2 ml Glasfläschchen. 1 ml Methanol den internen Standard enthält.
   2. Verschließe das Röhrchen und Wirbel bei 10.000 Umdrehungen pro Minute für 30 Sekunden.
   3. Beziffern Lösungen so schnell wie möglich wiederhergestellte Adsorption des Analyten und / oder internen Standard auf das Wischmaterial zu verhindern. Vollständige Analysen innerhalb einer Stunde zu extrahieren, wann immer möglich.
3. extrahieren undeine Teilmenge von nicht verwendeten RDX Partikelstandards auf PTFE analysieren, um eine Basislinienausgangsmasse in der gleichen Weise wie 4.1 zu erhalten.
4. Berechnen Transfereffizienz (TE) aus dem PTFE-Substrat die Masse von RDX auf der Oberfläche abgeschieden zu bestimmen.
   
   wobei die durchschnittliche RDX _Anfängliche abgelagerte Masse der extrahierten Basislinienproben (Schritt 4.3) und RDX ist _bleibt. ist die Masse des RDX auf dem PTFE-Substrat nach der Trockenübertragung (Schritt 4.1) verbleibt.
5. Berechnen Sammeleffizienz (CE) von dem auf die abgeschiedene Masse auf der Oberfläche relativ wischen.
   
   wo RDX _Wischen ist die Masse des RDX abzuwischen vom extrahiert (Schritt 4.2).

5. Qualitätskontrolle

1. Führen Sie mindestens 3 Wiederholungen. Veränderlichkeit in CE kann relativ hoch sein und 10 oder mehr Wiederholungen erforderlich sein, um zu bestimmen,die Bedeutung verschiedener Abtastfaktoren.
   1. Reinigen und die Wiederverwendung Prüfflächen für Replikaten wenn leere Prüfung der Wirksamkeit des Reinigungsverfahrens angibt. Lösungsmittel können die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen, und jedes Verfahren ihre Anwendung müssen an alle Wiederholungen gelten.
   2. Verwenden Sie frische Tücher für jede Wiederholung.
2. Prozess messen Rohlingen nach dem gleichen Verfahren folgend, aber mit leeren PTFE Substraten.

6. Berichterstattung

1. Berechnen und melden Sie den Mittelwert und Standardabweichung von TE und CE für (n) repliziert.
2. Report 1) Abwischen der Typ, 2) Testoberfläche, 3) Kraft, 4) Geschwindigkeit, 5) die Entfernung, 6) die Temperatur und 7) Feuchtigkeit.
3. Bericht des Art und Details der Probe verwendet. Wenn Proben wurden andere vorbereitet als durch Tintenstrahldruck, Bericht geschätzte Partikelgröße und Reproduzierbarkeit.
4. Melden Sie alle anderen Faktoren gesteuert oder beobachtet.

Results

Die Fähigkeit dieses Protokolls, um genau Sammeleffizienz aus einer Vielzahl von möglichen Testoberflächen ist abhängig von den physikalischen Eigenschaften der Probe und der Beschränkung auf einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche zu messen. Wenn die Probe außerhalb des definierten Bereichs ist, ist es nicht vollständig während der Wischprobenahme angetroffen werden kann, und die Sammeleffizienz künstlich reduziert. Darüber hinaus, wenn die Partikel signifikant verschieden von echten Teilchen erwartet in Spurensprengstoffe Rückstände, die Sammeleffizienz Messungen eventuell nicht repräsentativ sind. Aus diesen Gründen empfehlen wir die Verwendung einer bestimmten Art von Probe, die geeigneten Partikelgrößeneigenschaften nachgewiesen wurde zu generieren und zu übertragen, Oberflächen innerhalb eines begrenzten Bereichs in Übereinstimmung mit dem Protokoll zu testen. Direktlösungsabscheidungspartikel zu bilden, ist abhängig von der Beschaffenheit und die Zusammensetzung der Oberfläche und kann nicht dazu führen, Representative Proben.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 für eine kommerzielle ETD 1 (meta-Aramid - Polymer) Bei einer 7,5 N Kraft abzuzuwischen gegeben und eine Testoberfläche repräsentativ für Gepäck (ballistisches Nylon Gewebe), für zwei unterschiedliche Wegstrecken. Die Fahrgeschwindigkeit für alle Versuche beträgt 50 mm / s, und die Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit während der Sammlung war 20 ± 2 ° C und 40 ± 4% RH, respectively. Die Ergebnisse zeigen , dass eine längere Pfadlänge führt zu einer verringerten Sammeleffizienz, die durch erneute Ablagerung von Partikeln ¹⁰ erwartet wird. Die 36 cm Entfernung, wurde unter Verwendung von drei getrennten Durchgängen auf der Oberfläche erreicht wird, am Ende jeden Pfades des Wisch Heben und Umsetzen die Oberfläche mit einem frischen Abtastpfad zu belichten. Dieses Verfahren zur Bestimmung der Entfernung, erstreckt es erforderlich, dass das Wischtuch mehrfach angehoben und nach unten platziert und kann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, verglichen mit einem kontinuierlichen Probenweg. In Screening-Szenarien ist es wahrscheinlich, dass das Tuch angehoben und oft auf dem Punkt ersetzt, so dass dieser Ansatz zur Verlängerung der Entfernung, geeignet ist.

Das TEs der RDX Ablagerungen aus dem PTFE-Substrat ist hoch, da für diese Oberfläche erwartet. Da das TEs der Nähe von 100% ist, und es ist durch visuelle Inspektion des Substrats (Schritt 3.2.3), die Qualitätssicherung, könnte die Messung von TE ohne wesentlich eliminiert werden, um die CE-Ergebnisse für diese Testoberfläche zur Folge hat. Andere Testoberflächen können niedrigere oder mehr variable TEs haben. Die Unsicherheiten in CE sind im Bereich dieser Technik erwartet auf der Grundlage unserer bisherigen Erfahrungen. Ein zweites kommerzielles ETD abzuwischen (PTFE-beschichteten gewobenen Glasfaser) im Allgemeinen niedriger als die Unsicherheiten meta-Aramidpolymer Wischtuch, obwohl es auch im allgemeinen niedriger CEs (Abbildung 4). Die bisherige Arbeit mit Polystyrol-Mikrokügelchen f "> 8 steht im Einklang mit dem unteren Abscheidegrad für ETD beobachtet wischen 2 im Vergleich zu 1 wischt.

Abbildung 1 : Schematische für Probennahmevorrichtung wischen (links und Mitte) mit Vorlage für die Probenplatzierung auf der Testoberfläche (rechts). Die Grundfläche des Sammelfläche abzuwischen, ein 30 mm Durchmesser-Kreis, wird am Anfang und am Ende der Abtastpfad gezeigt. Das Wischtuch ist auf der Prüfoberfläche angeordnet ist, bewegt sich direkt durch die Probenstelle (typischerweise 5 mm x 5 mm oder kleiner), und endet an der Oberfläche. Die Entfernung, aus C, dem Ort der Probe, bis zum Ende. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Abbildung 2. Beispiel wischen Halter. Die Bauteile für die benutzerdefinierten Halter sind in den oberen linken und umfasst zwei Kunststoffkomponenten hergestellt von 3D-Druck gezeigt. Diese beiden Komponenten dienen zum Klemmen der an Ort und Stelle wischen und werden zusammengehalten durch zwei Rändelschrauben. Das Andock-Edelstahlgewicht ist ein Vollstab mit einem Gewindebolzen an einem Ende für die Befestigung an den Halter. Die Augenschraube ist für die Befestigung der Rückhaltelinie.

Abbildung 3. Konfiguration des Gerätes. Eine gelbe Papiervorlage erfolgt über einen 10 cm mal 10 cm große quadratische Stahltestfläche mit einer Aussparung für den Abtastpfad zu passen. Die Oberfläche mit der Schablone ist auf der beweglichen Ebene angeordnet und eingestellt, bis die Rückhalteleitung gespannt ist und den Abtastpfad zentrierte über. Die Vorlage wird verwendet th konfigurierene Gerät und wenn die Testprobe zu übertragen, ist aber an Ort und Stelle während nicht Probenahme wischen. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 4. Ergebnisse für Kunstleder Prüffläche und eine 36 cm Entfernung, erreicht durch Verwendung von 3 Durchgängen von 12 cm jeweils für zwei verschiedene Wischtücher. Unsicherheiten in CE als 1 Standardabweichung angegeben.

Die Entfernung (cm)	Kraft (N)	TE (%)	RSD (%)	CE (%)	RSD (%)	n
36 *	7.5	97,4 ± 2,1	2.2	11,7 ± 4,0	34.0	9
12	7.5	98,5 ± 1,3	1.3	22,6 ± 3,4	15.2	4
* 3 Durchgänge von 12 cm je.

Tabelle 1. Ergebnisse für kommerzielle ETD wischen 1 und Nylongewebe Testfläche für zwei unterschiedliche Wegstrecken. Unsicherheiten in TE und CE als 1 Standardabweichung angegeben.

Discussion

Probenentnahme wird zur Zeit als limitierender Schritt gesehen Detektionsfähigkeiten in Screening-Umgebungen zu verbessern. Wipe-Sampling ist in der Notwendigkeit der Messung und Standardisierung, um die derzeitigen Fähigkeiten zu bewerten und die Entwicklung neuer Stichprobenmaterialien und Protokolle zu unterstützen. Der hier beschriebene Ansatz ist so konzipiert, diese Messinfrastruktur, und steuert die meisten der bekannten Faktoren relevant abzuwischen Sampling sein. Frühere Arbeiten haben, dass die Partikelgröße gezeigt, aufgebrachte Kraft während des Sammelns, Testoberfläche, Probenahme wischt, und die Entfernung sind alle wichtige Faktoren zu steuern. Der Instrumental Ansatz ermöglicht die Kontrolle über die aufgebrachte Kraft, die Geschwindigkeit des Wisch und die Entfernung, und die Werte für diese Parameter sollten in realen Situationen zu erwarten innerhalb des Bereichs ausgewählt fallen. Die Kraft wird durch die Verwendung eines Trägergewicht über den Sammelbereich aufgetragen und Sorgfalt sollte eine gleichmäßige Verteilung von Kraft, um zu erreichen, calc genommen werdenUlate der Druck.

Testoberflächen sind durch den Benutzer ausgewählt und auf reale Umgebungen beziehen Screening sollten den erwarteten Bereich der Sampling Herausforderungen zu replizieren. Sampling Tücher werden ausgewählt, um die gegenwärtige Praxis zu bewerten und / oder zu messen, um die Wirksamkeit von neu entwickelten Materialien. Um Ergebnisse von Labor zu Labor zu vergleichen, müssen die gleichen Testoberflächen und Tücher verwendet werden, die aus einer Hand erworben durch Angabe kritische Parameter oder durch Materialien teilen getan werden können. Die ETD Tücher sind im Handel erhältlich, aber sie sind ständig unter Produktion und verschiedene Chargen unterschiedliche Eigenschaften haben können. Dies sind Fragen, die in Zukunft durch koordinierte Anstrengungen Ring angesprochen werden können.

Die verwendeten Proben Sammeleffizienz bewerten sollen die physikalischen Eigenschaften in realen Situationen zu erwarten lassen. Im Fall von Sprengstoffen, haben wir einen Ansatz für die Inkjet-Drucklösungen von RDX entwickelt zu produzierenMikrometergrße Ablagerungen, die von 1 bis 40 um effizient auf einen Bereich von Substraten und erzeugen Partikelablagerungen in einer Größe übertragen. Alternativ könnten feste Größe Polystyrol-Mikrokügelchen verwendet werden. Pipettieren von RDX-Lösungen auf Teflon Substrate führt in der Regel in einer einzigen Lagerstätte, die ziemlich groß sein können, und die Partikelgrößen nach der Übertragung auf Oberfläche sind nicht bekannt. Dieser Ansatz kann für die Probenahme Studien verwendet werden, wenn die Partikelgrößen gekennzeichnet sind und zu reproduzierbaren gezeigt.

Dieses Verfahren wurde zur Bewertung Probenahme Effizienz für Sprengstoffe beschrieben, sondern kann auch auf Umwelt-, nukleare oder Forensik-Anwendungen angewandt werden. Die Proben sollen wieder werden, entwickelt, um die realen Anwendungen entsprechen, und im Fall der Partikelrückstände, würde die gleiche Art von Trockenübertragung von Teflon geeignet sein. Für die Oberflächenkontamination von anderen Quellen als Partikelübertragungs, wie Kondensation von Dampf, verschiedene Arten von Proben ergeben,könnte besser geeignet sein.

Eine Strombegrenzung der Technik ist die Unfähigkeit, in Richtungen Abtastung zu ändern. Die aktuelle Konfiguration ermöglicht die Bewegung in einer einzigen Richtung nur, und kann daher nicht für Richtungsänderungen steuern kann, die typischerweise im Bereich Probennahme von Objekten auftreten. Wir sprechen derzeit diesen Bedarf durch Einbeziehung x - y Bewegung und damit für bestimmte Abtastmuster eine Fläche zu füllen.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Slip/Peel Tester	Imass	TL-2300	ersetzt TL-2200 im Protokoll
verwendet 3D-Drucker	Stratasys	Connex500	VeroWhite Harz als Druckmaterial
Stahlstab mit Faden	McMaster-Carr	7786T14	zugeschnitten auf gewünschtes Gewicht, mehrere Online-Anbieter verfügbar
Filz oder Gummiträgermaterial			im Wischhalter, mehrere online Anbieter verfügbar
PTFE-Substrat	SPI Supplies	01426-AB	1" breiter Bytac Tisch- und Regalschutz, Al-Rücken, zugeschnittene
RDX-Lösung	Cerilliant Analytical Reference Standards	ERR-001S	1.000 mg/mL im Acetonitril-Tintenstrahldrucker
	MicroFab Technologies, Inc.	jetlab4 xl-B
Isotopenmarkiert RDX	Cambridge Isotope Laboratories	CLM-3846-S	Für internen analytischen Standard
2 mL Glasfläschchen	Restek	21140 /24670
Methanol	Sigma Aldrich	14262	ETD-Tuch in Chromasolv-Qualität
1	DSA-Nachweis	DSW8055P	Ionscan 500 DT-Tuch
ETD-Tuch 2	DSA Nachweis	ST1318P	Itemiser DX Tuch
Ballistisches Nylongewebe	Seattle Fabrics	1050 Denier Ballistics
Kunstledergewebe			Kontaktieren Sie die Autoren für ein Muster