H. D. Müller, F. Fuchs, C. E. Nebel Fraunhofer

Lasergestützte, bildgebende Ferndetektion von Explosivstoffen und
Nachweis von Gefahrstoffen in Wasser
FRAUNHOFER INSTITUTE FOR
APPLIED SOLID STATE PHYSICS IAF
H. D. Müller, F. Fuchs, C. E. Nebel
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Freiburg
I m p ro v i s i e r t e
S p re n g s ä t z e ( I E D s )
werden weltweit von terroristischen oder
kriminellen Vereinigungen eingesetzt.
Mit verhältnismäßig geringen personellen,
technischen, finanziellen und logistischen
Ressourcen können weitreichende negative
Auswirkungen erzielt werden.
Auf der Internetseite von Allen Vanguard
werden pro Jahr weltweit mehr als 17.000
»Vorfälle« dokumentiert, ein Großteil
davon mit Bezug zu IEDs. Daran erkennt
man die Brisanz dieser weltweiten
Bedrohung und den daraus resultierenden
Bedarf an funktionalen Lösungen.
Lösungsweg
Forschungsergebnisse
Beim Bau von improvisierten Sprengsätzen
werden kleinste Spuren der verwendeten
Explosivstoffe auf Oberflächen übertragen.
Viele derartige Gefahrstoffe besitzen
charakteristische Absorptionsspektren im
infraroten Spektralbereich. Es ist möglich,
diese spezifischen »Fingerabdrücke« zu
messen, indem verdächtige Oberflächen aus
einiger Entfernung mit durchstimmbarer
Laserstrahlung »beleuchtet« werden.
Anhand des rückgestreuten Laserlichts kann
man dann auf die chemische Identität von
Explosivstoffspuren schließen.
Analog dazu ist es möglich, die Absorption
von Gefahrstoffen in Wasser direkt zu
messen. Schlüssel zum Erfolg sind durchstimmbare Quantenkaskadenlaser.
 Bildgebende Ferndetektion diverser
Explosivstoffspuren auf unterschiedlichsten Oberflächen
 Geringe Quer- und hohe Messempfindlichkeit: 10–100 μg bei
10–20 s Messzeit
 Detektionsabstand: 5–25 m
 Nachweis von Koffein als Modellsubstanz für hochtoxische Pestizide in
Trinkwasser in Konzentrationen von
50 mg/l in weniger als einer Minute
Militärische Altlasten
Lösungsweg
Forschungsergebnisse
wie beispielsweise Sprengstoffe und
chemische Kampfstoffe in Nord- und Ostsee
stellen ein zunehmendes Problem für die
Verlegung von Pipelines und Stromtrassen
sowie für Bohrinseln und Windkraftanlagen
dar. Neben der direkten Explosionsgefährdung bestehen zudem ökotoxikologische Gefährdungen.
Der Sprengstoff TNT
kann mittels
Elektrolyse (Voltammetrie) auch in
Meerwasser in
Konzentrationen
von 10 μg/l nachgewiesen werden.
Sensor-Prototypen aus elektrisch leitfähigem
Diamant hergestellt und charakterisiert.
Radioaktive Actinoide
Lösungsweg
in Trinkwasser direkt zu detektieren ist nur
sehr schwer möglich, da die Reichweite der
α -Strahlung extrem kurz ist. Die biologische
Wirkung im menschlichen Körper ist
dagegen sehr hoch, woraus ein ernstes
Gefährdungspotential bei einer
Inkorporation von Actinoiden resultiert.
Durch gezielte Veränderung des pH-Werts
können Actinoide in Wasser ausgefällt und
so nahe einer α-strahlungsempfindlichen
Sensoroberfläche angereichert
werden.
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Tr i n k w a s s e r
ist das wichtigste Lebensmittel.
Verunreinigungen durch Anschläge, Unfälle,
technisches Versagen etc. müssen schnellstmöglich erkannt werden, um eine weiträumige Kontamination der komplexen
Trinkwassernetze zu verhindern. Analysen
im Labor dauern oftmals viel zu lange.
Kontakt:
Dr. Harald D. Müller
[email protected]
Messungen von J. de Sanoita, Electrochimica
Acta 54 (2009) 5688-5693
Forschungsergebnisse
Tests am LIST
der CEA in Paris
Erste Messergebnisse in Wasser durch
Ausfällung mittels einer Diamant-Elektrode.
IRLDEX: 13N4543
IRLSENS: 13N11034
ActiFind: 13N12226

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