Håndholdt scanner til detektering af farlige stoffer og sprængstoffer

Sammen med partnere fra forskning og industri, Fraunhofer IAF har udviklet en håndholdt scanner til farlige stoffer inden for EU-projektet CHEQUERS. Sensoren registrerer eksplosiv, giftige og andre farlige stoffer i realtid og vil hjælpe beredskabspersonale med påvisning på stedet på gerningssteder, efter ulykker eller terrorangreb. Den 25. april projektkonsortiet mødtes for en vellykket gennemførelse af projektet.

Politistyrker støder på et mistænkeligt rum under en husransagning - et rum, der kunne være hvad som helst:et narko- eller eksplosivlaboratorium eller bare en falsk. For at reagere med det samme, de skal vide, hvilke kemiske stoffer de bliver konfronteret med. Som regel, analysen ville være tidskrævende og indebære at tage en prøve og sende den til et eksternt laboratorium. Transportabel, øjensikre scannere med evnen til at identificere adskillige kemikalier hurtigt og eksternt op til en afstand på 1 m findes ikke til dato.

Inden for EU-projektet CHEQUERS, Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF og dets partnere har i fællesskab udviklet en håndholdt scanner til fjerndetektion af eksplosiver og farlige stoffer. "Vores scanner for farlige stoffer dækker et stort spektralområde på ingen tid, giver præcise resultater og kan endda bruges af utrænet personale. Dette er yderst nyttigt på gerningssteder, efter terrorangreb eller efter ulykker i industrianlæg, hvor kemikalier spredes på en ukontrolleret måde. Redningsstyrker kan reagere øjeblikkeligt på truslen, " forklarer Dr. Stefan Hugger, projektleder og videnskabsmand hos Fraunhofer IAF.

Hurtig, præcis og håndholdt

Konsortiet af CHECKERS stod over for den tekniske udfordring at realisere et håndholdt system til fjerndetektion af farlige stoffer fra sikker afstand og med hurtig reaktionstid. Resultatet er et måleapparat baseret på infrarød tilbagespredningsspektroskopi. Forskerholdet kombinerede meget hurtige bredt afstembare kvantekaskadelasere med justeret transmissions- og modtageroptik, hurtige IR-detektorer og en passende kontrol- og detektionssoftware.

Forskningen fandt sted inden for projektet "Kompakte højtydende lasersensorer, " CHECKERS for kort (www.chequers.eu). Siden 2015 har Fraunhofer IAF samarbejdede med Fraunhofer Institutes IPMS og CAP, det føderale kriminalpolitikontor, samt firmaerne Vigo Systems, M Squared Lasers og Modus Research and Innovation, med henblik på at udvikle en håndholdt scanner til farlige stoffer. CHECKERS blev finansieret af EU inden for programmet Horizon 2020. Den 25. april 2019, projektet samarbejder mig med at afslutte projektet i Bruxelles.

Miniaturiseret kvantekaskadelaser

Bærbare sensorer til spektroskopiske fjerndetektioner kræver særligt kompakte og hurtige afstembare laserkilder. "Sådanne enheder skal kompensere håndens uundgåelige bevægelser og stadig være i stand til at detektere et afgørende spektrum inden for kort tid. Sammen med Fraunhofer IPMS, vi har udviklet en miniaturiseret kvantekaskadelaser med en ekstern resonator, der er i stand til at scanne hele spektralområdet af QC-laserchippen på blot et millisekund, " forklarer Hugger, der repræsenterede Fraunhofer IAF ved det afsluttende møde. Måleprincippet er baseret på selektiv spektral belysning af målet i bølgelængdeområdet 1000—1300 cm-1. Det kemiske stof identificeres ud fra intensiteten af ​​det tilbagespredte lys og belysningsbølgelængden. Det såkaldte spektrale fingeraftryk matches med den integrerede database, der indeholder en stor mængde sikkerhedsrelevante stoffer, og dermed kan stoffet identificeres.

Den håndholdte demonstrator lykkedes med en række testmålinger udført af Federal Criminal Police Office i samarbejde med Fraunhofer IAF i begyndelsen af ​​2019. "Under testmålingerne, scanneren for farlige stoffer var i stand til at opdage mange sprængstoffer og deres forløbermaterialer, og har dermed bevist, at teknologien virker. Næste skridt er at øge robustheden af ​​målesystemet for at gøre det klar til daglig brug, " siger Hugger.