Ανάπτυξη μεθόδων για την ανάλυση εκρηκτικών υλών και παραγώγων αυτών

Abstract

The present thesis includes new and improved methods concerning the chemical analysis of several explosive substances and their derivatives, using well established as well as modern techniques with increased validity and reliability. In the first part of the thesis, a novel method for the identification of nitrocellulose’s derivatives in high explosives and propellants is presented using Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS). The development of this method offers a solution to the forensics laboratories regarding the persistent identification problem of this macromolecule. Moreover, in the second part of the thesis, a characteristic derivative of SCN- coming from the residues of black powder was detected engaging GC–MS. The aforementioned finding indicates the usage of black powder. This explosive material remains one of the most popular explosives, due to its manufacture simplicity; nevertheless its residues’ identification is still a strenuous venture. Finally, the ability to differentiate among several samples of the same type of explosive was verified by the emerging techinique of Gas Chromatography–Isotope Ratio Mass Spectrometry (GC–IRMS). As a result, differentiation among different samples of the explosive substance tetryl was achieved for the first time.

Η παρούσα διατριβή περιλαμβάνει νέες και βελτιωμένες μεθόδους για την ενόργανη ανάλυση διαφόρων εκρηκτικών υλών και παραγώγων αυτών με τη χρήση αναγνωρισμένων και αναδυόμενων τεχνικών με υψηλή εγκυρότητα και αξιοπιστία. Στο πρώτο σκέλος παρουσιάζεται μία πρωτότυπη μέθοδος για την ανίχνευση παραγώγων νιτροκυτταρίνης με τη βοήθεια της Αεριοχρωματογραφίας μεΦασματομετρία Μαζών (Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS), τόσο σε ισχυρά όσο και σε ασθενή εκρηκτικά. Η ανάπτυξη της μεθόδου αυτής επιλύει χρόνια προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα εγκληματολογικά εργαστήρια σχετικά με την ανίχνευση του εν λόγω μακρομορίου. Στη συνέχεια, περιγράφεται η επιτυχής ανίχνευση με GC–MS ενός χαρακτηριστικού παραγώγου του SCN- που προέρχεται από την πυροδότηση μαύρης πυρίτιδας. Η ανίχνευση του συγκεκριμένου παραγώγου, με το βελτιωμένο πρωτόκολλο που προτείνεται, υποδεικνύει ως χρησιμοποιηθείσα εκρηκτική ύλη τη μαύρη πυρίτιδα, η οποία εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά δημοφιλής λόγω της απλής παρασκευής της,εντούτοις η ανίχνευση των υπολειμμάτων της είναι ιδιαίτερα απαιτητική. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται μία ακόμα μέθοδος, η οποία αξιοποιεί την αναδυόμενη, στον τομέα των εκρηκτικών, τεχνική της Αεριοχρωματογραφίας με Φασματομετρία Μαζών Λόγου Ισοτόπων (GC–C–IRMS), αναφορικά με την ικανότητά της για διάκριση δειγμάτων προερχόμενων από όμοιου τύπου εκρηκτικές ύλες. Η χρήση της τεχνικής αυτής κατέστησε εφικτή την επιτυχή διάκριση δειγμάτων της εκρηκτικής ύλης τετρύληςγια πρώτη φορά στη βιβλιογραφία.