Sprengstoffdetektion

Sprengstoffdetektion ist ein sehr aktuelles und brisantes Thema. Die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) ermöglicht das schnelle, fehlerfreie Aufspüren vieler Explosivstoffe, darunter auch Triacetontriperoxid (TATP). Dieser Sprengstoff wurde zum Beispiel bei den Anschlägen im November 2015 in Paris verwendet.

Spuren von Explosivstoffen auf Kleidung oder an Gepäckstücken werden mittels sogenannter Wischtests von einem Vlies aufgenommen, welches aufgeheizt wird, um die verdampfbaren Komponenten zu analysieren. Die geringen Substanzmengen stellen für die Raman-Spektroskopie, die so charakteristisch wie ein Fingerabdruck ist, eine große Herausforderung dar.

Ein zentrales Anliegen unserer Forschung ist, die Nachweisgrenzen von Raman-basierten Analyseverfahren anhand des oberflächenverstärkten Raman-Effekts zu senken. Erst durch die Adsorption der Moleküle an einem plasmonischen Substrat werden die Signale bei diesen Verfahren so verstärkt, dass die Detektion geringster Konzentrationen, sprich eine Spurenanalytik, ermöglicht wird. Als plasmonische Substrate werden nanostrukturierte Edelmetalloberflächen eingesetzt.

 

Um die Sprengstoffmoleküle auf dem plasmonischen Substrat zu sammeln, wird das Prinzip der thermischen Abscheidung genutzt. Dazu befindet sich die nanostrukturierte Oberfläche auf einem Kühlfinger. An diesem werden die zu analysierenden Substanzen, welche mittels der Thermodesorptionseinheit aus dem Vlies ausgeheizt worden sind, auf einer minimalen Fläche wieder abgeschieden. Dieser Vorgang wird auch Kryofokussierung genannt.

 

Weiterführende Informationen

Sprengstoffdetektion

H. Wackerbarth, C. Lenth, S. Funke, L. Gundrum, F.  Rotter, F. Büttner, J. Hagemann, M. Wellhausen, U. Plachetka, C. Moormann, C. Strube, A. Walte:
Surface enhanced vibrational spectroscopy for the detection of explosives, Proc. SPIE, 8896, art. no. 889609, 2013.

H. Wackerbarth, L. Gundrum, C. Salb, K. Christou, W. Viöl:
Challenge of false alarms in nitroaromatic explosive detection—a detection device based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4367-4371, 2010.

H. Wackerbarth, C. Salb, L. Gundrum, M. Niederkrüger, K. Christou, V. Beushausen, W. Viöl:
Detection of explosives based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4362-4366, 2010.

 

Plasmonische Substrate

J. Barnett, U. Plachetka, C. Nowak, H. Wackerbarth:
Highly periodic Au nano-disc arrays for plasmon resonance-controlled SERS structures on fused silica using UV-NIL based double-layer lift-off process, Microelectronic Engineering, 172, 45-48, 2017.

S. Funke, H. Wackerbarth:
The role of the dielectric environment in surface enhanced Raman scattering on the detection of a 4-Nitrothiophenol monolayer, J. Raman Spectrosc., 44 (7), 1010-1013 2013.

K. Christou, I. Knorr, J. Ihlemann, H. Wackerbarth, V. Beushausen:
Fabrication and Characterization of Homogeneous SERS-Substrates by Single Pulse UV-Laser Treatment of Gold and Silver Films, Langmuir, 26 (23), 18564-18569, 2010.

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Laser-Laboratorium Göttingen e.V. (LLG)

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Dr. Hainer Wackerbarth
"Photonische Sensorik"

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