Tillsammans med partners från forskning och industri, Fraunhofer IAF har utvecklat en handhållen skanner för farliga ämnen inom EU-projektet CHEQUERS. Sensorn detekterar explosivt, giftiga och andra farliga ämnen i realtid och kommer att hjälpa räddningspersonal med upptäckt på plats på brottsplatser, efter olyckor eller terroristattacker. Den 25 april, projektkonsortiet träffades för ett framgångsrikt slutförande av projektet.

Polisstyrkor stöter på ett misstänkt rum under en husrannsakan – ett rum som kan vara vad som helst:ett drog- eller explosivlaboratorium eller bara en bluff. För att kunna reagera omedelbart, de behöver veta vilka kemiska ämnen de konfronteras med. Vanligtvis, analysen skulle vara tidskrävande och innebära att man tar ett prov och skickar det till ett externt laboratorium. Portabla, ögonsäkra skannrar med förmågan att identifiera många kemikalier snabbt och på distans upp till ett avstånd på 1 m finns inte till dags dato.

Inom EU-projektet CHEQUERS, Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF och dess partners har tillsammans utvecklat en handhållen skanner för fjärrdetektering av explosiva ämnen och farliga ämnen. "Vår skanner för farliga ämnen täcker ett stort spektralområde på nolltid, ger exakta resultat och kan även användas av outbildad personal. Detta är extremt användbart på brottsplatser, efter terroristattacker eller efter olyckor i industrianläggningar där kemikalier sprids på ett okontrollerat sätt. Räddningsstyrkor kan reagera omedelbart på hotet, " förklarar doktor Stefan Hugger, projektledare och forskare på Fraunhofer IAF.

Snabb, exakt och handhållen

Konsortiet av CHECKERS stod inför den tekniska utmaningen att realisera ett handhållet system för fjärrdetektering av farliga ämnen på säkert avstånd och med snabb reaktionstid. Resultatet är en mätanordning baserad på infraröd backscattering spektroskopi. Forskargruppen kombinerade mycket snabba brett avstämbara kvantkaskadlasrar med justerad transmissions- och mottagaroptik, snabba IR-detektorer och en passande kontroll- och detektionsprogramvara.

Forskningen ägde rum inom projektet "Kompakta högpresterande lasersensorer, " CHECKERS för kort (www.chequers.eu). Sedan 2015, Fraunhofer IAF samarbetade med Fraunhofer Institutes IPMS och CAP, den federala kriminalpolisen, samt företagen Vigo Systems, M Squared Lasers och Modus Research and Innovation, för att utveckla en handhållen skanner för farliga ämnen. CHECKERS finansierades av Europeiska unionen inom programmet Horizon 2020. Den 25 april 2019, projektet samarbetar med mig för att framgångsrikt avsluta projektet i Bryssel.

Miniatyriserad kvantkaskadlaser

Bärbara sensorer för spektroskopiska fjärrdetektioner kräver särskilt kompakta och snabba inställbara laserkällor. "Sådana enheter måste kompensera handens oundvikliga rörelser och fortfarande kunna upptäcka ett avgörande spektrum inom en kort tid. Tillsammans med Fraunhofer IPMS, vi har utvecklat en miniatyriserad kvantkaskadlaser med en extern resonator som kan skanna hela spektralområdet för QC-laserchippet på bara en millisekund, " förklarar Hugger, som representerade Fraunhofer IAF vid slutmötet. Mätprincipen bygger på selektiv spektral belysning av målet i våglängdsområdet 1000—1300 cm-1. Den kemiska substansen identifieras baserat på intensiteten hos det tillbakaspridda ljuset och belysningens våglängd. Det så kallade spektrala fingeravtrycket matchas med den integrerade databasen som innehåller en stor mängd säkerhetsrelevanta ämnen, och därmed kan ämnet identifieras.

Den handhållna demonstratorn lyckades med en serie testmätningar som genomfördes av Federal Criminal Police Office i samarbete med Fraunhofer IAF i början av 2019. "Under testmätningarna, skannern för farliga ämnen kunde upptäcka många explosiva ämnen och deras prekursormaterial, och har därmed bevisat att tekniken fungerar. Nästa steg är att öka robustheten hos mätsystemet för att göra det redo för daglig användning, säger Hugger.