X射线衍射法检验有机炸药初探

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王力春, 马健, 罗敬锋. X射线衍射法检验有机炸药初探[J]. 刑事技术,2014,29(3): 6-8
WANG Li-chun, MA Jian, LUO Jing-feng. Analysis of organic explosives by using XRD[J]. Forensic Science and Technology,2014,29(3): 6-8 复制到剪切板

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《刑事技术》编辑部

X射线衍射法检验有机炸药初探

王力春, 马健, 罗敬锋

重庆市公安局物证鉴定中心,400021

作者简介:王力春(1980—),男,山西应县人,工程师,硕士研究生,主要从事微量物证检验鉴定。Tel:(023)63751660

摘要

目的建立X射线衍射法(XRD)检验有机炸药的方法。方法使用X射线衍射仪对有机炸药苦味酸(PA),太安(PTEN),黑索金(RDX),梯恩梯(TNT)进行测试分析。结果准确测定出有机炸药的物质组成及结构。结论该方法能够直接给出有机炸药的分子式及结构组成,定性准确,操作简便,可用于有机炸药的定性检测。

关键词: X射线衍射仪; 有机炸药; 晶体结构

中图分类号:DF794.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2014)03-0006-03

Analysis of organic explosives by using XRD

WANG Li-chun, MA Jian, LUO Jing-feng

Forensic Science Institute of Chongqing Pubic Security Bureau, Chongqing 400021, China

Abstract

Organic explosives including PA, PTEN, RDX and TNT were analyzed by XRD. The results demonstrated that XRD is a rapid, simple and nondestructive method for analysis of organic explosives.

Keyword: XRD; organic explosive; crystal structure

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常见炸药分为无机炸药、有机炸药和无机有机混合炸药。无机炸药如硝铵炸药、黑火药、烟火药等; 有机炸药如梯恩梯、黑索金等; 还有无机有机混合炸药, 如铵梯炸药等。目前, 有机炸药的检验方法有化学法^[1], 薄层色谱法^[2], 气相色谱法^{[3, 4, 5]}, 液相色谱法^[6], 质谱法^{[7, 8]}, 红外光谱法^[9]等, 而运用X射线衍射法检验有机炸药尚少见报道。本文建立了梯恩梯等4种常见有机炸药(见表1)的X射线衍射定性检测方法。

表1 4种有机炸药简介

1 实验部分

1.1 仪器及条件

D8/ADVANCE型X射线衍射仪(德国布鲁克公司), X光管电压40kV, 光管电流40mA。发散狭缝0.6mm, 防散射狭缝8mm, 角度扫描范围10° ~90° , 扫描步长0.02° , 每步扫描时间0.1s。

1.2 样品

(1)梯恩梯晶体样品, (2)黑索金晶体样品, (3)太安粉末样品, (4)苦味酸晶体样品(样品均来自西安近代化学研究所, 纯度为化学纯)。

1.3 实验方法

取少量有机炸药样品晶体(粉末), 置于玛瑙研钵中研细, 过250目细筛后, 均匀铺于无背景样品板表面, 使用玻璃板压平整, 插入XRD多功能样品台进行检测。将得到的样品衍射谱图与标准谱图库中已知物质的衍射波谱进行检索匹配, 从而确定该样品的成分。

2 结果

经检索匹配分析, 得到了4种有机炸药的衍射数据和谱图(见表2, 图1~图4)。

表2 4种有机炸药的衍射数据及检索结果

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	图1 苦味酸

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	图2 太安

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	图3 黑索金

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	图4 梯恩梯

3 讨论

将样品在玛瑙研钵中研成能过筛250~300目细粉为宜。过粗将导致样品颗粒中能够产生衍射的晶面减少, 从而使衍射强度减弱, 影响检测的灵敏度; 样品颗粒过细, 将会破坏晶体结构, 同样会影响实验结果。

XRD 检验有机炸药前处理简单, 只需将样品研磨成粉末, 在样品台上压平整即可直接检验, 分析过程不破坏、消耗样品。

该方法的不足为所需检材量较大, 仅适于检验爆炸案件中未爆炸药或者缴获的疑似炸药粉末, 不适于检验爆炸残留物。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[2]	李同敬. 利用薄层色谱法检验有机炸药[J]. 解放军理工大学学报(自然科学版), 1991(4): 37-39. [本文引用:1]
[3]	王晓红, 金水铭, 张皋. 裂解气象色谱法在火炸药中的应用[J]. 理化检验-化学分册, 2009(45): 1138-1140. [本文引用:1]
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[8]	徐建中, 彭耀珊, 汪聪慧. 某些炸药在CI源中的行为—TNT、RDX、PETN、HMX和特屈儿的正负CI谱[J]. 刑事技术, 1994(5): 1-4. [本文引用:1]
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[10]	马礼敦. X射线粉末衍射仪[J]. 上海计量测试, 2003, 30(5): 41-46. [本文引用:1]

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王敏杰. 化学方法检验TNT时衣物类检材上染料的干扰问题[J]. 刑事技术, 1994(5): 1-4.

摘　要：用化学显色法检验炸药成份具有简便、快速的优点,特别是在基层刑事技术部门缺少分析仪器的情况下,熟练掌握使用该技术具有重要现实意义。 1993年,某市发生一起恶性爆炸案件,嫌疑人王××交待与嫌疑人张××共同作案,作案时张××穿一件绿色军上衣,并将炸药夹在右腋下,但张××矢口否认。为了澄清事实,在张××家中提取绿色军上衣一件,要求检验衣物上是否有炸药成分。通过对现场爆炸尘土的分析检验,认定为铵锑混合炸药,故重点对张××衣服上是否含有TNT、NH 4 + 、NO 3 - 成

... 目前,有机炸药的检验方法有化学法^[1],薄层色谱法^[2],气相色谱法^[3,4,5],液相色谱法^[6],质谱法^[7,8],红外光谱法^[9]等,而运用X射线衍射法检验有机炸药尚少见报道 ...

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李同敬. 利用薄层色谱法检验有机炸药[J]. 解放军理工大学学报(自然科学版), 1991(4): 37-39.

摘　要：一、概述薄层色谱法就是把吸附剂均匀地铺在一块玻璃或塑料板上形成薄层,在此薄层上进行色谱分离的方法。薄层色谱与气相色谱、纸色潜相比,具有一些显著的优点,例如:设备比气相色谱简单,便宜,操作容易,比纸色谱展开迅速,分离效率高,检出灵敏度高,适用微量样品的分离和鉴定。

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王晓红, 金水铭, 张皋. 裂解气象色谱法在火炸药中的应用[J]. 理化检验-化学分册, 2009(45): 1138-1140.

摘　要：综述了国内外自裂解气相色谱法提出以来关于裂解气相色谱法在火炸药中的应用研究进展，介绍了裂解气相色谱法在火炸药定性分析、热分解机理、特性与结构组成关系，研究了火炸药性能的方法及定量分析方面的研究成果。还对这一主题的今后发展提出了建议（引用文献19篇）。

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林宏亮, 朱晓红, 付强, 等. 二维气相色谱检测爆炸残留物中TNT[J]. 刑事技术, 2009(3): 37-38.

目的建立二维气相色谱结合ECD检测爆炸残留物中TNT的方法.方法利用Dean-Switch系统进行二维无死体积切换,通过切换时间的准确选择,使粉尘样品提取液无需净化进样,即可达到分离彻底、高灵敏度.结果在案件检测应用中,效果良好.

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张成功, 夏攀. 有机炸药的气相色谱-串联质谱分析[J]. 中国司法鉴定, 2009(1): 22-23.

摘　要：应用气相色谱-串联质谱（GC／MS-MS）分别采用EI／MS、PCI／MS、NCI／MS以及EI／MS-MS、NCI／MS-MS的方法分析六种有机炸药，通过不同检测方法的检测限比较，建立了适用于法庭科学的有机炸药检测方法。

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刘学涌, 王晓川, 黄奕刚, 等. 原位红外光谱法研究HMX炸药的热分解过程[J]. 光谱学与光谱分析, 2006(26): 251-253.

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法.该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系.文章采用原位红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)在5℃·min-1升温条件下的热分解过程.研究结果表明:HMX在205℃发生C-N键和N-N键的断裂,随着温度的升高,C-N键的断裂速率远高于N-N键的断裂速率,表明C-N键的断裂是HMX的主要断键方式,在C-N键的断裂中伴随着N-N键的断裂.同时环的张力增大,表明断键的HMX产生分子内重新结合.检测到HMX的分解所释放出的CO2,N2O,CO,NO,HCHO,HONO,NO2和HCN等八种气体.根据HMX分解中凝聚相结构的变化和气相产物,推出HMX的分解机理:HMX产生C-N键的断裂,会释放出HCHO和N2O以及HONO和HCN;N-N键的断裂会释放出NO2.

2003

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马礼敦. X射线粉末衍射仪[J]. 上海计量测试, 2003, 30(5): 41-46.

1引言X射线粉末衍射仪的英文名称是X-ray powder diffractometer简写为XPD或XRD.有时会把它叫做X射线多晶体衍射仪,英文名称为X-ray po1ycrystalline diffractometer简写仍为XPD或XRD.