Detektion von TATP in der Gasphase mittels laserbasierter IR-Absorptionsspektroskopie

Kurzfassung

In den letzten Jahrzehnten haben sich die globalen Sicherheitsrisiken grundlegend verändert, weshalb Sicherheitskontrollen, z.B. am Flughafen oder kritischen Infrastrukturen, zunehmend an Bedeutung gewinnen. Zum Aufspüren von Explosivstoffen werden verschiedenste Methoden eingesetzt, die jedoch, abhängig vom jeweiligen Explosivstoff, unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen [1,2]: Kommerzielle Explosivstoffe wie TNT oder RDX können anhand ihrer Nitroverbindungen erkannt werden, während dies bei Peroxid-basierten Explosivstoffen wie TATP nicht funktioniert. Beide Spezies haben aber die Gemeinsamkeit, dass ihre Infrarot-(IR)-Absorptionsspektren aufgrund der Verschmelzung von Rotationsübergängen sehr breite Signaturen aufweisen. Eine Messung erfordert eine Lichtquelle mit einer ausreichend großen, spektralen Bandbreite, weshalb bislang bei den laserbasierten Methoden hauptsächlich die Fourier-Transformspektroskopie eingesetzt wird [3]. Zur Erhöhung der Detektionsempfindlichkeit wurde am DLR-Institut für Technische Physik ein laserbasiertes IR-Spektroskopie-System zur Detektion von Explosivstoffen in der Gasphase, insbesondere zur Detektion von TATP, entwickelt. Basierend auf einem durchstimmbaren external-cavity Quantenkaskadenlaser (EC-QCL) und einer Multipass-Zelle kann die Umgebungsluft mit hoher Messgeschwindigkeit nahezu in Echtzeit bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit überwacht werden. Erste Ergebnisse der Messungen an TATP und an den Vergleichssubstanzen in der Gasphase bei verschiedenen Umgebungsdrücken und Temperaturen werden vorgestellt und evaluiert. Darauf aufbauend werden Konzepte zur Steigerung der Detektionsempfindlichkeit und Anwendungsmöglichkeiten diskutiert.