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08.10.2014 | Mechatronik | Schwerpunkt | Online-Artikel

Quantenkaskadenlaser spürt bombensicher Bomben auf

verfasst von: Andreas Burkert

3 Min. Lesedauer

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Bombenbasteln wird riskanter. Ein Netzwerk aus verschiedenen Sensoren soll die illegale Herstellung von Bomben frühzeitig aufdecken, indem sie Spuren an Türklinken, im Abwasser oder auch in der Luft detektieren und die Daten in einer Einsatzzentrale aggregieren.

Ein Grundkurs Chemie genügt Terroristen, um mit nur wenigen Hilfsmitteln und leicht zugänglichen Materialien wie Kunstdünger relativ einfach Bomben herstellen zu können. Darum gelingt es Sicherheitskräften nicht immer, Anschläge zu vereiteln und illegale Werkstätten rechtzeitig aufzuspüren. Nun aber soll ein spezielles Netzwerk aus Sensoren den Bombenbauer entlarven. Denn der Bombenbau hinterlässt Spuren: Reste des Kunstdüngers bleiben an Treppenstufen und Türklinken haften, Abfallprodukte aus der Herstellung gelangen in die Kanalisation und lagern sich in Luftschächten ab.

Im Rahmen des EU-Projekts „Emphasis“ haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF soeben auf dem Testgelände der staatlichen FOI (Swedish Defence Research Agency) bei Grindsjön in Südschweden gezeigt, wie eine einfache Küche, die zur Herstellung von Sprengsätzen verwendet wurde, aufgespürt werden kann. Die Wissenschaftler entwickelten dafür eine bildgebende Lasertechnik, die eine genaue Lokalisierung der Gefahrstoffe ermöglicht.

Unterschiedliche Sensoren senden Daten an Einsatzzentrale

Um die Fehlalarmrate möglichst gering zu halten, sind unterschiedliche Sensortechnologien zur frühzeitigen und präzisen Lokalisierung des illegalen Bombenbaus im Einsatz. Die Sensoren werden an unterschiedlichen Stellen, wie etwa auf Hochhäusern oder in Abwasserkanälen, platziert. So können Abfallprodukte, die bei der Herstellung von Sprengsätzen und Bomben entstehen, frühzeitig entdeckt werden. In der Einsatzzentrale fließen die Daten aller Sensoren zusammen und werden automatisch ausgewertet. Bei Verdacht schlägt das System Alarm. Mit Hilfe von laserbasierten Messtechniken können die Sicherheitskräfte dann die Bombenwerkstatt aus der Distanz genauer lokalisieren. Das Infrarotlaser-System des Fraunhofer IAF aus Freiburg wertet die Daten aus der spektroskopischen Messung direkt aus und zeigt die Ergebnisse auf einem Monitor an.

Lasersensorik erkennt geringste Spuren von Sprengstoff

"Unsere Lasertechnologie kann bereits geringe Spuren von Gefahrstoffen aus einer Entfernung von etwa 20 Metern zuverlässig detektieren", erklärt Dr. Frank Fuchs, der das Projekt am Fraunhofer IAF leitet. Damit wird das Sicherheitsrisiko für die Einsatzkräfte reduziert. Die eingesetzten Quantenkaskadenlaser emittieren im Infrarotbereich und stellen so keine Gefahr für das menschliche Auge dar.

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Der Wellenlängenbereich zwischen 7,5 und 11 Mikrometern eignet sich für die Sensorik ohnehin besonders gut: die Moleküle von organischen Verbindungen absorbieren in diesen Wellenlängen sehr stark. Chemische Verbindungen weisen in diesem Bereich spezifische Absorptionslinien auf. Anhand dieses charakteristischen "Fingerabdrucks" können sie exakt bestimmt werden.

Viele Probleme der Sensorik lassen sich dank Quantenkaskadenlaser lösen

Die laserbasierte Spektroskopie in Kombination mit einer Echtzeit-Visualisierung der Messergebnisse kann künftig viele Probleme der Sensorik lösen. An Flughäfen oder Bahnhöfen kann die Lasertechnologie zur Prüfung von verdächtigen Gepäckstücken auf Explosivstoffe hin eingesetzt werden. Auch in der Kontrolle von Lebensmitteln, Medikamenten oder Trinkwasser verspricht sie schnelle und präzise spektroskopische Messungen ohne aufwändige Laboruntersuchungen. In Fabriken und Produktionshallen könnte der Entstehungsort von Verunreinigungen schneller gefunden werden.

„Quantenkaskadenlaser können grundsätzlich überall eingesetzt werden, wo die chemische Natur einer Oberfläche oder deren Veränderung durch Verunreinigungen von Interesse ist“, sagt Fuchs. „Da unsere Laser breit abstimmbar sind, können sie spezifisch für verschiedene Fragestellungen weiterentwickelt werden und die Basis für hochsensible Sensoren in unterschiedlichen Anwendungen bilden“.

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