Detektion von Explosivstoffen unsichtbare Gefahren sichtbar machen

Transkript

1 Detektion von Explosivstoffen unsichtbare Gefahren sichtbar machen Gerhard Holl IDT Institut für Detektionstechnologien Hochschule Bonn-Rhein-Sieg Campus in Rheinbach BMBF-Innovationsforum "Zivile Sicherheit" C Unkonventionelle Spreng- und Brandvorrichtungen erkennen, aufklären, entschärfen

2 Detektion Identifikation Explosivstoff?? Problem Wie erkennt man eine Gefährdung Technische Lösung: Entwicklung einer mobilen Sensorplattform mit einer grün/roten Anzeige

3 Explosivstoffe Selbstlaborate gewerblich genutzte Komplexe Mehrstoffsysteme militärisch genutzte 3

4 Detektion von Explosivstoffen Feststoffdetektion (Bulk detection) Direkte Messung an festen oder flüssigen Explosivstoffen (keine vollständige Liste) Spectroscopy (Raman, MS, IMS, etc.) Neutron activation X-Ray, X-Ray scattering THz, mm wave Optical (LIBS, IR, Raman) etc. Partikelanhaftungen Verpackung: Kunststoffe Metall Textilien Luftproben Zielstoff Spurendetektion (Trace Detection) Partikelmessungen: (keine vollständige Liste) Analytische Systeme (IMS Raman/IR Spektroskopie, MS) Farbtest (Wischtests, Sprayagentien) Biosensoren (Antikörper, Aptamere) Gasphasendetektion (keine vollständige Liste) IMS or MS Chemolumineszens Sensoren: QMB, MIPS, SAW, Optische Technologien Lebende Sensoren

5 Detektion von Explosivstoffen Feststoffdetektion Direkte Messung am Explosivstoff Luftproben Partikelanhaftungen Projekt: LAGEF Lasertechniken zur Beurteilung von Gefahrenlagen mit Objekten mit chemischen und explosiven Gefahrstoffen - Technik zur Verifikation einer Bedrohungslage Stoff

6 Forschung für die zivile Sicherheit im Themengebiet Zivile Sicherheit - Schutz vor Explosionsgefahren und Chemieunfällen Verbundpartner Koordinator: IDT der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg ExploTech GmbH, Köln Laser Zentrum Hannover e.v. Assoziierte Partner Bundespolizei (Forschungs- und Erprobungsstelle, Lübeck) ELP GmbH, Wuppertal NeoLASE GmbH, Hannover Projektlaufzeit: November 2014 Oktober 2017 Fördersumme: 1,2 Mio. Euro

7 Projektziele in LAGEF Aussagekräftigen IED- Modelle USBV Laserparameter; Wechselwirkung mit Explosivstoffen ohne Initiierung Zielsubstanz Laseranpassung Frequenzkonversion, Pulsfolge Miniaturisierung Funktionsfähiger intelligenter Bohrkopf gekoppelt mit einer Probenahmeeinrichtung Nachweisverfahren für Explosivstoffe mit bereits eingeführten Analyseverfahren

8 Aussagekräftigen USBV- Modelle Realer Explosivstoff in geringer Menge Einhausung durch unterschiedliche Hüllenmaterialien (z.b. Metall, Kunststoff) Gründliche Säuberung zur Vermeidung von Kontamination der Oberflächen Explosivstoff Verdämmung Probenkörper mit 1 cm Innenzylinder Verschiedene Innenzylinder für Probenkörper

9 Laseranpassung, Frequenzkonversion, Pulsfolge, Miniaturisierung Parameter: Pulse im ns-bereich Pulsenergie 3.5 mj P avg = 1.2 W; Pulsrate bis zu 350 Hz hohe Strahlgüte miniaturised LASER with amplifier crystal kein signifikanter Leistungsverlust bei 100 m langer Glasfaser P. Peuser, G. Holl et al. Applied Optics 50 (4) p , 2011 high power LASER diode 9

10 Laserparameter Wechselwirkung mit Explosivstoffen ohne Initiierung Laserpuls Hochgeschwindigkeitsaufnahme 5000 Bilder/Sekunde USBV Nachbau mit Schwarzpulver

11 Laserparameter Wechselwirkung mit Explosivstoffen ohne Initiierung Laserpuls Lichtblitz Hochgeschwindigkeitsaufnahme 5000 Bilder/Sekunde USBV Nachbau mit TATP

12 Überwachung des Bohrvorgangs - Explosivstoff TNT - Anwendung spektroskopischer Techniken, hier LIBS In Aluminiumhülle verpacktes TNT Zeitliche Darstellung ausgewählter Emissionslinien Durchbruch des Hüllenmaterial und beginnende Wechselwirkung mit TNT sichtbar Probe: 5 mm dicke TNT-Schicht hinter 0.3 mm dickem Aluminum LASER Durchbruch Aluminumhülle Durchbruch TNT-Schicht

13 Funktionsfähiger intelligenter Bohrkopf und Probenahmeeinrichtung Laser Strahlführung Optimierter Laser (532 nm) Bohrkopf / Optiken Probenahme-Modul mit Filter Probekörper befüllt mit Semtex 1A Probe mit Explosivstoff Absaugung Probenhalter Filter

14 Analytischer Nachweis von Explosivstoffen in Objekten 355 / 532 nm, µj, 2 khz SEMTEX 1A mit 0.3 mm dicker Kupferhülle und ohne, Probenahmedauer 5 min 1064 nm, 3.5 mj, 350 Hz SEMTEX 1A und HMX hinter 0.3 mm dicker Kupferhülle, Probenahmedauer 30 s

15 Nachweisverfahren für Explosivstoffe mit eingeführten Analyseverfahren Laserbearbeitung von TATP-haltigen USBV-Nachbauten Verwendung der bereits optimierten Laser-Parameter TATP TATP-Probe Detektion von TATP (hinter Kupferverdämmung) mit IMS (Itemiser) nach Laserbohrvorgang

16 Zusammenfassung LAGEF ein Innovatives Laserbohr- und Probenahmeverfahren IED mit Beiladung Laserbohrverfahren zur Probenahme Detektion mit bereits eingeführten Verfahren Verifikationssensor bei Verdacht auf IED mit evtl. Beiladung Kontrollierte Probenahme von verpackten Substanzen durch Laserbohrverfahren Wechselwirkung Laser und Explosivstoff führt nicht zur Zündung Detektion vor Ort mit bereits bei Sicherheitskräften im Einsatz befindlichen Geräten und Verfahren Rückstellprobe für weitergehende Untersuchungen im Labor

17 Ausblick Explosivstoff Verdämmung LAGEF

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit