Bessere Kontrolle für mehr Sicherheit
Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um Chemikalien in einem Container über Entfernungen von über 100 Metern zu erkennen. Dadurch wird es möglich, explosive Stoffe aus der Distanz heraus zu beurteilen, wodurch derartige Aufgaben sicherer werden. Die Studie wurde teilweise durch das OPTIX-Projekt ("Optical technologies for the identification of explosives") finanziert, das mit 2,49 Mio. EUR unter dem Themenbereich Sicherheit des Siebten EU-Rahmenprogramms (RP7) unterstützt wird. Die zum OPTIX-Konsortium gehörenden Forscher von der Technischen Universität Wien (TU Wien) in Österreich sagen, dass bei dieser Technik das Licht eines Laserstrahls von verschiedenen Substanzen auf charakteristische Weise gestreut wird. Mithilfe dieses Lichts können die Forscher den Inhalt eines geschlossenen, nicht-transparenten Behälters analysieren. "Die Methode, die wir verwenden, ist die Raman-Spektroskopie", erklärt Professor Bernhard Lendl von der TU Wien. Das Team beleuchtete die Probe mit einem Laserstrahl. Wird das Licht an den Molekülen der Probe gestreut, kann es seine Energie ändern. Beispielsweise können einzelne Photonen des Laserlichts Schwingungen in den Molekülen der Probe anregen und dadurch Energie abgeben. Damit ändert sich die Wellenlänge des Lichts und somit seine Farbe. Aus der genauen Farb-Zusammensetzung des gestreuten Lichts lässt sich daher ablesen, an welcher chemischen Substanz es gestreut wurde. "Bisher musste man bei dieser Art der Raman-Spektroskopie den Laser und den Licht-Detektor in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Probe aufstellen", erklärt Dr. Bernhard Zachhuber von der TU Wien. Dank der ausgeklügelten Technik sind Messungen auf große Distanz jetzt möglich. "Von hundert Millionen Photonen regen nur einige wenige überhaupt einen Raman-Streuprozess in der Probe an", so Dr. Zachhuber. Diese gestreuten Lichtteilchen wiederum verteilen sich gleichmäßig in alle Richtungen, so das Team. Nur ein winziger Bruchteil gelangt von der Probe zum Licht-Detektor Aus diesem schwachen Signal muss möglichst viel Information herausgelesen werden. Das gelingt mithilfe eines leistungsfähigen Teleskops und hochempfindlichen Licht-Sensoren, so die Forscher. Die Forscher untersuchten häufig verwendete Sprengstoffe wie Trinitrotoluol (TNT), Ammoniumnitrat / Heizöl (ANC) oder Research Department Explosive (RDX) und erzielten in vielen Fällen sehr positive Ergebnisse. "Selbst bei einem Abstand von über hundert Metern lassen sich die Substanzen noch zuverlässig nachweisen", berichtet Engelene Chrysostomus von der TU Wien. Die Raman-Spektroskopie auf großen Distanzen funktioniere sogar, wenn die untersuchte Probe in einem undurchsichtigen Container versteckt ist. Der Laserstrahl werde zwar am Container gestreut, dringe aber teilweise auch ins Innere ein. Im Probematerial komme es also immer noch zu Raman-Streuprozessen, so die Forscher "Die Schwierigkeit liegt darin, das Lichtsignal des Behälters vom Lichtsignal der Probe im Inneren zu unterscheiden", sagt Professor Lendl. Das gelingt mit einem einfachen geometrischen Trick: Der Laserstrahl trifft auf einem kleinen, fokussierten Punkt am Container auf, verbreitert sich dann im Inneren aber stark. Das Team sagt, diese innovative Methode könnte Sicherheitskontrollen auf Flughäfen einfacher machen. Aber auch andere Bereiche könnten profitieren, vor allem dort, wo es schwierig ist, ganz nah an das Untersuchungsobjekt heranzukommen. Die OPTIX Konsortium wird von Indra Sistemas in Spanien geleitet und setzt sich aus Experten aus Deutschland, Spanien, Litauen, den Niederlanden, Österreich und Schweden zusammen.Weitere Informationen finden Sie unter: TU Wien http://www.tuwien.ac.at/de/tuwien_home/(öffnet in neuem Fenster) OPTIX: http://www.fp7-optix.eu/(öffnet in neuem Fenster)
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