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Göttinger Forscher entwickeln Messgeräte zur Sprengstoffortung

TNT oder Parfüm? Göttinger Forscher entwickeln Messgeräte zur Sprengstoffortung

Sprengstoffe an Gepäckstücken, aber auch Arzneimittel in Klärwassern lassen sich mit der sogenannten oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie nachweisen. In zwei Projekten, die voraussichtlich in diesem Jahr anlaufen, will die Abteilung Photonische Sensorik des Laser-Laboratoriums Göttingen (LLG)mit Partnern Prototypen für entsprechende Messgeräte entwickeln.

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Messgerät mit Laser: Göttinger Forscher wollen ihre Produkte so entwickeln, dass sie auch für Laien nutzbar sind.

Quelle: Heller

Göttingen. „Ein Laserstrahl, der auf eine Probe fällt, wirft Licht in einem bestimmten Spektrum zurück“, erläutert Hainer Wackerbarth das nach dem indischen Physiker Chandrasekhara Venkata Raman benannte Verfahren. Das Spektrum ermöglicht es, die in der Probe enthaltenen Stoffe zu identifizieren. Je höher die Konzentration ist, um so leichter geht das. Sind nur Spuren vorhanden, hilft die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie weiter. Bei diesem Verfahren, das 1974 entwickelt wurde, werden auf den Substanzträger Strukturen aufgebracht. Sie sind kleiner als 400 Nanometer und verstärken das emittierte Licht.

 
„Das Verfahren war in den ersten 25 Jahren zu teuer für Anwendungen außerhalb von Laboren“, erläutert Wackerbarth. Seither sind die Preise für die benötigten Komponenten – Laser, CCD-Kameras und Spektrometer – stark im Preis gefallen. Zudem gab es große Fortschritte bei der Herstellung von Nanostrukturen. Eines der neuen Anwendungsfelder ist die Sprengstoffdetektion. Dass die Technik funktioniert, konnten die Mitarbeiter der LLG-Abteilung – Chemiker und Physiker, sowie Ingenieure und Softwarespezialisten – mit Partnern in jahrelanger Entwicklungsarbeit zeigen.

 
„Damit ein solches Gerät jedoch auch im Alltag in den Händen von Laien zuverlässig funktioniert, sind eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen“, betont der Abteilungsleiter. Da Laien die Spektren nicht verstehen, muss deren Auswertung automatisch durch eine spezielle Software erfolgen.

 
„Ein großes Problem stellen Fehlalarme dar, die bei einer irrtümlichen Sperrung eines Flughafens zu hohen Kosten führen“, sagt LLG-Mitarbeiter Lars Gundrum. So führt synthetisches Moschusparfüm leicht zu Verwechslungen mit TNT, berichtet der Diplom-Ingenieur. Kunstdünger, Nitrospray oder Weichmacher in Plastikprodukten können für nitrathaltige Sprengstoffe gehalten werden. Um dies zu vermeiden, will das LLG im geplanten Prototypen ein sogenanntes Ionenmobilitätsspektrometer als zweites Messverfahren nachschalten.

 
Zwei Jahre haben die Wissenschaftler gemeinsam mit dem Forschungsinstitut AMO (Aachen) und der Firma Airsense (Schwerin) für die Entwicklung Zeit. Gefördert wird die Arbeit, die im Sommer beginnen soll, mit Mitteln aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

 
Um den Nachweis von Arznei­mitteln wie Carbamazepin, Diclofenac und Sulfamethoxazol geht es in einem anderen Projekt, das voraussichtlich im Herbst anläuft. Solche Stoffe fallen verstärkt in Abwässern an. Ihr Nachweis dauert bisher mehrere Tage. Die Klärwerke suchen nach einem schnelleren Verfahren, um Abwässer gegebenenfalls einer weiteren Verfahrensstufe zu unterziehen.

Von Michael Caspar

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