Mobile Detektion von Explosivstoffen - der Bio

V. Wörle, C. Becher, P. Kaul, G. Holl*
Abstract
Das Ziel der hier beschriebenen Forschungsarbeiten ist die Entwicklung und Bewertung von abstandsfähigen Detektionsverfahrens zur
Bestimmung von Explosivstoffen (Gase und Partikel) auf Oberflächen und Filtermedien mit Hilfe von olfaktorischen und chemisch analtischen
Messverfahren. Der innovative Lösungsansatz besteht in der neu zu konzipierenden Schnittstelle für elektronische (klassische marktverfügbaren
Spurendetektoren) und dem Einsatz von „Living Sensors“ (biologische Detektoren – hier Sprengstoffspürhunde SSH). Die Herstellung und
Charakterisierung von Teststandards, welche den Schwierigkeitsgrad realer Suchlagen wiederspiegelt, ist ein wesentliches Schlüsselelement zur
Etablierung eines geeigneten Detektionverfahrens (Ausbildung von Hunden bzw. Erstellung einer Messmethode, Qualitätskontrolle / Zertifizierung).
Standards mit Explosivstoffen
Explosivstoff
Zusammensetzung der Gasphase
T
IC
:T
N
Ta
u
fK
o
ru
n
d2
5
m
gp
ro 1
0
gA
l2
O
4
_
1
0
.D
\d
a
ta
.m
s
6.5e+07
6e+07
5.5e+07
5e+07
4.5e+07
2,4,6 - TNT
4e+07
Standards Trainingshilfsmittel
Sublimationsraten
sind Gegenstände mit
Zielanalyt in einer
Form,
TD-GC/MS
TD 50°C
Abundance
3.5e+07
TNT
Standards mit Explosivstoffen
Signatur von TNT
Partikel auf Oberflächen
3e+07
2.5e+07
die zur Ausbildung,
zum Training und
Prüfung von SSH
2e+07
EMPK ®
1.5e+07
1e+07
5000000
2.00
4.00
6.00
8.00 10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
28.00
Time-->
Standard mit TNT
Thermogravimetrischer Messung
Abundance
T
IC
:0
6
0
7d
a
y02
.D
\d
a
ta
.m
s
2e+07
1.9e+07
1.8e+07
auf dem Testgelände
wie auch im Einsatz
geeignet sind
1.7e+07
1.6e+07
ExplosniffTM
1.5e+07
1.4e+07
1.3e+07
2,4,6 - TNT
1.2e+07
1.1e+07
1e+07
9000000
8000000
7000000
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
1000000
2.00
4.00
6.00
XSentTM
8.00 10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
28.00
Time-->
Standard mit TNT-Partikeln
Abundance
TIC: 1407 Sil 2.D\data.m
s
2.2e+08
2e+08
1.8e+08
1.6e+08
1.4e+08
2,4,6-TNT
1.2e+08
1e+08
8e+07
6e+07
4e+07
2e+07
0
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00
Tim
e-->
Maskierung
Abundance
TIC: 1407 AT2.D\data.m
s
Veränderung der Signatur von Semtex
in der Gasphase
TD/GC-MS – Untersuchungen
2.2e+08
2e+08
1.8e+08
1.6e+08
1.4e+08
1.2e+08
No 2,4,6 - TNT
1e+08
Reihenfolge der TD/GC-MS Messungen bei 50 °C
BMBF-Innovationsforum 2014 „Zivile Sicherheit“
Mobile Detektion von Explosivstoffen
- der Bio-Sensor Hund
Explosivstoffspezifische
Verbindungen
8e+07
6e+07
4e+07
2e+07
Matrixspezifische
Verbindungen
0
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00
Tim
e-->
Gegenstände mit einem authentischen Geruch
(vergleichbare Zusammensetzung der Gasphase
von Standard und Echtstoff) und einer
realitätsnahen Sublimationsrate können durch
Oberflächen mit Partikeln von Explosivstoffen gut
dargestellt werden.
Erkennen
Interessiert sein
Kein Interesse
Semtex
Retentionszeit
Ringversuch TATP
Standards
6%
Evaluierung
Richtige Anzeige
Keine/Falsche Anzeige
Echtstoff TATP
Training in
realen
Szearien
(Variation )
Forschung
Basis-Training mit
definierten
Geruchsproben
(Echtstoff,
Standards)
Entwicklung
Zusammenfassung:
Um den Hunde für die Detektion von Gefahren durch chemische Produkte nutzen zu können bedarf es geeigneter Standards, um im Lernprozess
(Konditionierung) ein definiertes Geruchsbild einsetzen zu können. Die Konzentration wie auch Zusammensetzung der Komponenten in der
Gasphase sollte hierbei den Gegebenheiten von realen Suchlagen weitgehend entsprechen. Bringt man den Echtstoff als Partikel auf eine
emissionsarme Oberfläche, so kann man sich diesen Forderungen recht gut nähern. Die Zusammensetzung der Gasphase entspricht der von BulkMaterial (siehe TNT Schuppen und TNT EMPK). Mit zunehmender Zeit und erhöhter Temperatur ändern sich die ursprünglichen Signaturen,
insbesondere wenn leichtflüchtige Komponenten in den Formulierungen der Explosivstoffe über die große Oberfläche der Partikel schnell in die
Gasphase übergehen (siehe Messung mit Semtex, Altanlagen). Durch Variation der Stoffzusammensetzungen wie auch der Örtlichkeiten/Szenarien
muss die Fähigkeit zur Erkennung von Geruchsmustern gefestigt werden (siehe Ringversuch mit TATP, verschiedene Herstellung, unterschiedliche
Stoffeingaben). Instrumentierte Versuchsanlagen ermöglichen Forschung und Entwicklungen mit Industriepartner und Sicherheitsbehörden.
Kooperation:
Kontakt:
ExploTech GmbH - EMPK®
[email protected]
SDstHundeBw
www.streitkraefteamt.bundeswehr.de
Prof. Dr. Gerhard Holl
[email protected]
Christopher Becher
[email protected]
Institute for Detection Technologies