Insieme a partner della ricerca e dell'industria, Fraunhofer IAF ha sviluppato uno scanner portatile per sostanze pericolose nell'ambito del progetto UE CHEQUERS. Il sensore rileva esplosivo, sostanze tossiche e altre sostanze pericolose in tempo reale e aiuterà il personale di emergenza con rilevamenti in loco sulle scene del crimine, dopo incidenti o attentati terroristici. Il 25 aprile, il consorzio di progetto si è riunito per il buon esito del progetto.

Le forze di polizia incontrano una stanza sospetta durante una perquisizione domiciliare, una stanza che potrebbe essere qualsiasi cosa:un laboratorio di droga o esplosivi o solo un falso. Per reagire immediatamente, hanno bisogno di sapere con quali sostanze chimiche devono confrontarsi. Generalmente, l'analisi richiederebbe molto tempo e comporterebbe il prelievo di un campione e l'invio a un laboratorio esterno. Portatile, Finora non esistono scanner sicuri per gli occhi con la capacità di identificare numerose sostanze chimiche in modo rapido e remoto fino a una distanza di 1 m.

Nell'ambito del progetto UE CHEQUERS, il Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF ei suoi partner hanno sviluppato congiuntamente uno scanner portatile per il rilevamento remoto di esplosivi e sostanze pericolose. "Il nostro scanner per sostanze pericolose copre un'ampia gamma spettrale in pochissimo tempo, fornisce risultati precisi e può essere utilizzato anche da personale non addestrato. Questo è estremamente utile sulle scene del crimine, dopo attentati terroristici o dopo incidenti in impianti industriali in cui le sostanze chimiche si diffondono in modo incontrollato. Le forze di soccorso possono reagire immediatamente alla minaccia, " spiega il dottor Stefan Hugger, project manager e scienziato presso Fraunhofer IAF.

Veloce, preciso e tenuto in mano

Il consorzio di CHECKERS ha affrontato la sfida tecnica di realizzare un sistema portatile per il rilevamento remoto di sostanze pericolose a distanza di sicurezza e con tempi di reazione rapidi. Il risultato è un dispositivo di misurazione basato sulla spettroscopia di retrodiffusione a infrarossi. Il team di ricerca ha combinato laser a cascata quantistica molto veloci e ampiamente sintonizzabili con ottiche di trasmissione e ricevitore regolate, rivelatori IR veloci e un software di controllo e rilevamento adatto.

La ricerca si è svolta nell'ambito del progetto "Sensori laser compatti ad alte prestazioni, " CHECKERS in breve (www.chequers.eu). Dal 2015, Fraunhofer IAF ha collaborato con i Fraunhofer Institutes IPMS e CAP, l'Ufficio federale di polizia giudiziaria, così come le società Vigo Systems, M Squared Lasers e Modus Ricerca e Innovazione, al fine di sviluppare uno scanner portatile per sostanze pericolose. CHECKERS è stato finanziato dall'Unione Europea nell'ambito del programma Horizon 2020. Il 25 aprile, 2019, il progetto mi affianca per chiudere con successo il progetto a Bruxelles.

Laser a cascata quantica miniaturizzato

I sensori portatili per rilevamenti spettroscopici remoti richiedono sorgenti laser sintonizzabili particolarmente compatte e veloci. "Tali dispositivi devono compensare gli inevitabili movimenti della mano ed essere comunque in grado di rilevare uno spettro conclusivo entro un breve lasso di tempo. Insieme a Fraunhofer IPMS, abbiamo sviluppato un laser a cascata quantistica miniaturizzato con un risonatore esterno in grado di scansionare l'intera gamma spettrale del chip laser QC in appena un millisecondo, " spiega Hugger, che ha rappresentato Fraunhofer IAF alla riunione finale. Il principio di misurazione si basa sull'illuminazione spettrale selettiva del target nella gamma di lunghezze d'onda di 1000-1300 cm-1. La sostanza chimica viene identificata in base all'intensità della luce retrodiffusa e alla lunghezza d'onda dell'illuminazione. La cosiddetta impronta spettrale è abbinata al database integrato che contiene una grande quantità di sostanze rilevanti per la sicurezza, e quindi la sostanza può essere identificata.

Il dimostratore portatile è riuscito a una serie di misurazioni di prova condotte dall'Ufficio federale di polizia criminale in collaborazione con Fraunhofer IAF all'inizio del 2019. "Durante le misurazioni di prova, lo scanner per sostanze pericolose è stato in grado di rilevare molti esplosivi e i loro materiali precursori, e ha quindi dimostrato che la tecnologia funziona. Il passo successivo è aumentare la robustezza del sistema di misura per renderlo pronto per l'uso quotidiano, "dice Hugger.