陶瓷刀并非“隐形刀” 安检设备对陶瓷刀的识别能力分析文/姜玲玲 公安部第一研究所摘要：本文针对陶瓷刀的普及带来的安检问题进行了分析，对现有的几类行李检查和人体检查设备检查陶瓷刀的效果进行了试验，包括通道式X射线安全检查设备、金属探测门、采用X射线背散射技术和毫米波技术的人体检查设备，分析了为使金属探测门可以探测陶瓷刀产品采取的应对措施，提出了陶瓷刀应对安检的可行性方案。关键词：陶瓷刀 安检 人体检查 金属探测门 背散射 毫米波一、陶瓷刀简介及管控氧化锆陶瓷刀是当今世界理想的高科技绿色刀具，广泛应用于餐饮、家居、办公、医疗等场所，在日、韩、欧、美各国有着广阔的市场潜力。陶瓷刀具之所以受到人们的欢迎因为其非金属性使其不会生锈变色，切割食物无金属味残留，刀刃锋利无比，且不会钝化。陶瓷刀极易清洁，耐酸耐碱，纤美轻巧，但是韧度低，怕摔，不能砍、撬硬物，且价格相比传统刀具昂贵很多。随着技术的革新，国内陶瓷刀产品成本大幅下降，陶瓷刀的生产厂家越来越多，产品价格越来越亲民，这种“贵族刀”正在得到广泛普及。国内商场超市中陶瓷刀产品日渐丰富，陶瓷刀作为一种新型刀具已经进入了普通家庭。陶瓷刀的非金属特性，使它存在一个很危险的问题：可以逃过任何安检用的金属探测器的检测，成为一个很大的公共安全隐患。由陶瓷刀带来的公共安全事件甚至恐怖活动事件已有报道，最著名的事件当属美国911恐怖劫机事件，劫匪所持的凶器就是陶瓷刀。每逢重大公共活动期间陶瓷刀具就成为禁售品，比如上海世博会期间和广州亚运会期间。交通运输领域及重要场馆、娱乐场所对刀具的携带都是有要求的，根据地域及不同时期安检等级的高低，这种要求也是不同的。公安部管制刀具认定标准规定其中包括刀尖角度小于60度且刀身长度超过150毫米的各类刀具，及刀身长度超过220毫米的各类刀具。陶瓷刀具的锋利性和杀伤力已达到或超过部分金属刀具，国外一些法律已经规定了对陶瓷刀的管控。我国公安部于2010年开始对符合管制刀具认定标准规定条件的陶瓷类刀具认定为管制刀具。民航规定刀刃长度超过6厘米的刀具是禁止随身携带的，包括陶瓷刀。国内很多火车站、地铁、长途汽车站均有禁止乘客携带陶瓷刀的规定。对于普通金属刀具，如果随身携带，现有主流人体检查设备通过式金属探测门（安检门）或手持式金属探测器即可检出，如果放入行李中，安检人员可通过X光机的图像识别。陶瓷刀具作为一种特殊材料的新型刀具，是否像有些人认为的是一种“隐形刀”，无法被现有安检设备予以识别呢？本文根据安检行业的发展情况选取一些主流设备，通过试验进行阐述。二、安检设备对于陶瓷刀的探测效果（一）民用陶瓷刀的材料特性二十世纪八十年代，陶瓷刀在日本研发生产，其主要原料是用于航空航天等高新技术领域的高纯度氧化锆（ZrO2），因此陶瓷刀又叫“锆宝石刀”。 2000年后国内自主研发的陶瓷刀问世。目前，由淄博华创精细陶瓷有限公司制定的氧化锆日用陶瓷刀国家标准通过专家审议，规定了陶瓷刀材料为氧化锆（氧化钇）含量不低于99.5%。在目前国家标准尚未实施的情况下，纯氧化铝制作的陶瓷刀仍在扰乱市场，属于伪劣产品，其硬度、强度、工艺各方面达不到刀具应有的水平。工业用陶瓷刀也有采用氮化硅（Si3N4）材料的，但成本比氧化锆贵好几倍，且只有黑色，所以基本不用来做民用陶瓷刀。陶瓷刀常见的尺寸为刀刃37寸，80mm180mm左右。陶瓷刀柄的材料可以为木质、塑胶、陶瓷、牛角、景泰蓝等。（二）行李安全检查通道式X射线检查设备（X光机）是机场、火车站、地铁、会议场馆等场所采用的用于行李检查的设备。虽然各个厂家的设备外观、尺寸存在差别，但原理基本相同，探测能力都是符合国家标准的。本文采用公安部第一研究所的CMEX-T100100Az X光机(图1-1)进行试验工作，对一组氧化锆陶瓷刀和金属钢刀的扫描图像进行对比。从理论上讲，已知物质的等效原子序数和密度就可以准确地确定物质的类型。目前双能X射线成像技术能有效检测出被检物的有效原子序数信息，并对被检物自动进行分类。如原子序数低于10的物质定义为有机物赋予不同饱和度的橙色；原子序数介于1O到18之间的物质定义为混合物，赋予不同饱和度的绿色；原子序数大于18的物质定义为无机物，赋予不同饱和度的蓝色。氧化锆（ZrO2）的等效原子序数36.3 ，密度6；铁的原子序数26，密度7.8，氧化锆与铁、钢材料一样，在X光机图像中将被赋予同样的蓝色，且等效原子序数越大、密度越大，饱和度越高。试验中使一组不同尺寸氧化锆陶瓷刀和金属钢刀从同一位置顺序通过X光机，图1-1为实物照片与对应的X光机图像，可以看出陶瓷刀的图像呈现比金属钢刀更深的蓝色，更加清楚容易识别。X光机图像金属嵌入物钢刀陶瓷刀 图1-1金属钢刀和陶瓷刀的通道式X射线检查设备扫描图像对比 图1-2 CMEX-T100100Az X射线安全检查设备实际安检中，陶瓷刀会与其它物品交错放置，包裹的种类也很多。试验选取装有生活用品的铝箱和拉杆箱进行图像采集。图2为3寸、4寸陶瓷刀和3.5寸金属刀成像对比，可以看到陶瓷刀在包裹中形状清晰可辨。陶瓷刀钢刀图2 陶瓷刀和金属钢刀在铝箱、拉杆箱中成像CMEX-T100100Az X光机是顶照式单视角设备，如果刀具放置位置平行于射线，无论是陶瓷刀还是金属刀在图像上均表现为一条细线，不易识别，目前安检部门的解决方案是将可疑包裹换方向重新检查，或者采用双视角X光机设备，试验中采用CMEX-DB6550设备采集了一组图像。如图3所示，铝箱中携带两把陶瓷刀，其中一把刀图像显示为一条细线，而在另一个视角的图像中可以清晰的辨识。图3 双视角CMEX-DB6550X光机设备检查同一包裹的两个角度图像 （三）人体安全检查包裹中的陶瓷刀具识别是毫无问题的，但是随身携带的陶瓷刀具能否通过安检呢？本文对现有的几种人体安检的设备及手段进行了试验分析。1.金属探测门检查通过式金属探测门及手持式金属探测器仍然是目前人体安全检查的常规手段。其工作原理决定无法探测到不含有任何金属的陶瓷刀，为了应对陶瓷刀产品的普及带来的公共安全问题，部分陶瓷刀的生产厂家已经在产品的制造阶段把金属部件加进陶瓷刀中，使其能够被金属探测器有效检测。通过对市面上的陶瓷刀具进行调研，刀柄采用景泰蓝工艺的陶瓷刀是含有金属的，另外对于比较常见的塑胶刀柄陶瓷刀，发现已有产品在刀柄内嵌入了金属片，如图1箭头所指，为X光机中显示的刀柄内的金属嵌入物，并经拆解确认为铁片。另外国内一些厂家已经申请了在陶瓷刀中嵌入金属的设计专利：如深圳明陶科技有限公司，采用金属部件安装于刀柄上。珠海粤科京华科技有限公司采用连接片插接于塑胶刀柄内，连接片的外侧位置处设置有金属件。厦门嘉联科技开发有限公司采用金属箔包覆在刀片与刀柄的连接处。厦门智中精密研磨科技有限公司采用刀身上设置有金属感应膜，该镀金属膜产品已经投入市场，主要在国内销售，另外整刀镀膜产品也在研制，以增加探测灵敏度。智中公司刀柄内嵌入金属片的方式采用的也比较广泛，嵌入的金属量以金属探测器可以探到为宜。目前由淄博华创精细陶瓷有限公司正在起草的氧化锆日用陶瓷刀国家标准已经将嵌入金属片列入标准中，以从生产环节应对陶瓷刀的安检问题。2.人体扫描技术市面上已经销售了近十年的陶瓷刀产品，大部分没有任何金属成分，这部分产品是金属探测门无法探测到的，给犯罪分子提供了可乘之机，带来了较大的安全隐患。目前安检领域的各类新技术人体检查设备，对陶瓷刀的识别能力如何，本文通过试验图像予以介绍。人体检查通常需要满足检测过程文明、对被检人体无损害、检测速度快、可检测危险品范围广等需求。美国在“911事件”后，大量装备成像型人体安检设备，其中一半设备采用主动式毫米波技术，另一半采用X射线被散射成像技术。欧盟也在境内所有机场正式启用人体扫描仪，并于2011年起，欧盟范围内所有机场可以正式启用毫米波人体扫描仪。上述情况意味着使用成像技术的人体安检设备已经实用化，并在欧美等经济发达国家开始批量装备。目前，国内对人体进行安检的主要方法依然是金属探测和触摸式安检，安检员通过搜身或者手持金属探测仪进行近体检查，不仅耗时，而且侵犯被检测人员的隐私权，给安检工作带来了不必要的麻烦。国内更加人性化、更快速有效的人体检查手段亟待推广。X射线背散射和毫米波成像技术均能够在不直接接触人体的情况下有效检测出藏于人体衣物下的违禁品和危险品，并以图像的方式清晰地显示扫描结果。不仅可以检测出金属物体，而且可以检测出陶瓷刀具、塑料枪支、混合武器、液体炸弹、毒品等非金属物质。 X射线背散射成像设备检查一个旅客的时间只有5秒钟左右，速度不低于金属探测门。背散射成像技术完全符合国际人体辐射剂量的安全标准及规定，不会影响被检者及安检工作人员的身体健康。设备每次扫描的辐射剂量不超过10微仑目(01微西弗特)，相当于每人每天接受外界自然辐射值的1。安检人员根据经隐私过滤后的扫描轮廓图像，直观了解危险物或禁运物品的具体位置，从而节省了大量的安检时间，也保证了被检者的隐私权。毫米波是频段在30300GHz范围内的高频段的电磁波，波长介于微波与光波之间。利用毫米波可穿透衣物的特性，通过测量人体在毫米波波段的辐射信息或反射信息成像，可以探测到隐藏于衣物之下的物体，如金属或塑料手枪、炸药等。利用毫米波技术的人体安全检查设备无论是主动式还是被动式都具有对人体完全无射线照射的优点，更容易被机场和旅客接受。但是相比毫米波技术设备，被散射技术的设备图像质量更好，价格更低。本文采用公安部第一研究所的人体背散射安全检查设备和主动式毫米波成像设备，分别采集了的陶瓷刀图像如图4、图5，可以看到陶瓷刀在这两种设备中都是可以识别的，达到甚至超过金属钢刀的图像效果。钢刀陶瓷刀图4 X射线人体背散射安全检查设备及采集的陶瓷刀和金属钢刀图像图5 主动式毫米波人体检查设备及采集的陶瓷刀图像结论我国目前在机场、火车站、地铁中广泛使用的行李检查设备为X光机，人体检查设备为金属探测门及手持式金属探测器，行李中的陶瓷刀具同金属刀具一样完全可以被X光机通过图像识别，随身携带的陶瓷刀具为应对金属探测门及手持式金属探测器的检查，已逐渐开始嵌入金属材料，并正在制定相关国家标准予以规范。对于人体携带完全不含金属的陶瓷刀及非金属刀具，金属探测门是无法探测的，机场采用安检员触摸式安检能够查出。人体检查方面亟需装备人体扫描设备来替代传统安检门，如采用美国和欧盟已经批量装备的X射线背散射和毫米波成像技术的人体检查设备，均可以查到隐蔽在衣物下的陶瓷刀具。由此可见陶瓷刀并非“隐形刀”，从安检技术手段上完全可以实现对陶瓷刀的识别与管控。6