detektion und identifizierung von sprengstoffen mit...
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© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 1
Detektion und Identifizierung
von Sprengstoffen mit chemischen Schnelltests
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 2Abb. 1: Räumstelle (Quelle: Charly Wahlen, Feuerwerker)
Räumstelle:
Arbeit abgeschlossen?
Oder gibt es hier noch Sprengstoffreste?
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Problem:
-Boden kontaminiert
-Auftrag nicht erfüllt
-Beihilfe zum Terrorismus
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 3
Gliederung:
Einleitung
Physikalische Verfahren
Chemische Verfahren
(inklusive Verfahrensvergleichen physikalische / chemische Verfahren)
Anwendung von Schnelltests
Praxis
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 4
Erkennen / Nachweisen von Sprengstoffen
Keine Technologie erkennt Sprengstoffe direkt
Erkennung anhand charakteristischer Stoffeigenschaften
Einleitung
Physikalische Stoffeigenschaften
Dichte
Molekülgewicht und
Strömungseigenschaften
Reaktion auf Anregung (Laser,
elektromagnetische Strahlung)
Detektionsgeräte
Chemische Stoffeigenschaften
Bestimmte, reaktive
Molekülbestandteile - abhängig
von Sprengstoffart / - gruppe
Chemische Schnelltests
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 5
Physikalische Detektionsverfahren
(Beispielhaft einige bekannte und im Einsatz befindliche Verfahren)
Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie (IMS)
Quadrupol-Resonanz-Verfahren (QR, NQR)
Raman-Spektroskopie
(Es gibt darüber hinaus weitere Verfahren, bzw. Varianten oder Kombinationen dieser Technologien.
Desweiteren arbeitet die Forschung derzeit an vielen neuen Technologien.)
Physikalische Detektionsverfahren
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 6
Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie (IMS) Beschreibung
Physikalische Detektionsverfahren
Abb. 2: Schematische Darstellung eines Inonenmobilitätsspektrometers
(Quelle: Internet / Uni Duisburg-Essen)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 7
Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie (IMS) Übersicht
Verfahren: Drift von Ionen in einem elektr. Feld gegen ein Gas
Stoffeigenschaft: Geschwindigkeit der Ionen unter def. Bedingungen
Darstellung: Diagramm mit Mengenverteilung je Stoff
Detektion / Menge: gut geeignet (anschließende Reinigung nötig!)
Detektion / Spur: gut geeignet
Detektion / Bodenproben: grundsätzlich geeignet, jedoch Mobilitätsnachteile
(z.T. Umgebungsbedingungen problematisch)
Besonderheit: kann theoretisch auch andere Stoffe erkennen
Sekundäre Gefahren: radioaktive Strahlungsquelle (für Ionisation)
Physikalische Detektionsverfahren
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 8
Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie (IMS) Beispiel
Physikalische Detektionsverfahren
Abb. 3: Mobiles IMS-Gerät mit Darstellungsoptionen (Quelle: Internet / Smith Detection)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 9
Quadrupol Resonanz (QR) Beschreibung
Physikalische Detektionsverfahren
Abb. 4: Prinzipskizze QR (Quelle: Internet / Uni Dortmund)
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Quadrupol Resonanz (QR) Übersicht
Verfahren: Resonanz bei Anregung mit stark gepulstem,
magn. Wechselfeld (vgl. Kernspinresonanztomogr.)
Stoffeigenschaft: Quadrupol-Moment (magnet. Resonanz des
Atomkerns; nicht bei allen Atomen/Sprengstoffen!)
Detektion / Menge: geeignet (Probleme mit TNT!)
Detektion / Spur: geeignet (Probleme mit TNT!)
Detektion / Bodenproben: eher ungeeignet (Probleme mit TNT!),
bisher keine wirklich mobilen Systeme verfügbar
Besonderheit: sehr aufwendige, teure Technologie
Physikalische Detektionsverfahren
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Quadrupol Resonanz (QR) Beispiel
Physikalische Detektionsverfahren
Abb. 5: QR-Torbogendetektor (Quelle: Internet / Smith Detection)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 12
Raman-Spektroskopie Beschreibung
Physikalische Detektionsverfahren
Abb.6: Skizze Raman-Spektroskopie (Quelle: Internet / Machnik) Abb. 7: Raman – Spektrum (Quelle: Internet / Machnik)
Laser
Photomultiplier
Quantenphotometer x-y-Schreiber
Probe
Polarisator
Monochromator
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 13
Raman-Spektroskopie Übersicht
Verfahren: Bestrahlung mit monochromatischem Licht / Laser
Stoffeigenschaft: gestreutes Licht mit charakt. (zusätzl.) Farben
Darstellung: Farbspektrum Softwareauswertung
Detektion / Menge: geeignet
Detektion / Spur: ungeeignet (benötigt sichtbare Mengen)
Detektion / Bodenproben: ungeeignet (wird durch Verunreinigungen gestört)
Besonderheit: auch Stoffe in durchsichtigen Behältern,
berührungslos
Sekundäre Gefahren: Laserlicht (z.B. First Responder: ca. 300 mW),
Laser kann bestimmte Sprengstoffe auslösen
Physikalische Detektionsverfahren
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Raman-Spektroskopie Beispiel
Physikalische Detektionsverfahren
Abb. 8: Raman - Detektionsgerät (Quelle: Internet / Smith Detection)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 15
Chemische Detektionsverfahren
Vorteile chem. Detektionsverfahren in Bezug auf die Kampfmittelbeseitigung:
Sehr geringe Anfangsinvestition
(Schnelltests: Grundausstattung ca. 100-800 EUR; Geräte: > 12.000 EUR)
Überschaubare Nutzungskosten – insb. bei geringer Nutzungsintensität
(Schnelltests: ca. 10-25 EUR / Test; Geräte: [stark abhängig von der verwendeten Technologie und Nutzungsintensität])
Lange und problemlose Lagerung (z.B. im Einsatzfahrzeug)
(Schnelltests: ca. 18 Monate bei -20 bis +50°C; Geräte: sehr empfindlich für wechselnde Umgebungsbedingungen, Störfaktoren etc.)
Einsatzbereit ohne Vorbereitungszeit
(Schnelltests: sofort; Geräte: z.B. IMS: 1-2 h Kalibrierung vor dem Einsatz, 2-24h Regeneration nach großen Sprengstoffmengen)
Einfache Handhabung, minimaler Schulungsaufwand
Geringe Fehlalarmrate
(Schnelltests: < 0,1%; Geräte, z.B.IMS: ca. 10% - abhängig von Empfindlichkeitseinstellung)
Chemische Detektionsverfahren
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Chemische Detektionsverfahren
Zwei grundsätzlich verschiedene Anwendungen:
Chemische Detektionsverfahren
Spurensuche / Scanning
Hohe Empfindlichkeit
(Erkennen unsichtbarer Spuren)
Möglichst viele verschiedene
Sprengstoffe (Ergebnis: JA / NEIN)
Beispiel:
Zugangskontrollen
Identifizierung
Geringere Empfindlichkeit
(i.d.R. sichtbare Mengen)
Eindeutige Identifizierung eines
bestimmten Sprengstoffes
Beispiel:
USBV/Bombenfund
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Chemische Detektionsverfahren
Chemische Detektionsverfahren
Spurensuche / Scanning
Beispiel:
ELITE EL 100
Identifizierung
Beispiel:
IDEX-001
Abb. 9: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
Abb. 10: IDEX – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 18
Sprengstoffschnelltest ELITE EL 100
für Spurensuche und Scanning
Chemische Detektionsverfahren
Abb. 11: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011
ELITE EL 100 - Beschreibung
Partikelbasierter Test für Sprengstoffe
Erkennung fast aller Sprengstoffarten
- nitro-aromatische Sprengstoffe (z.B. TNT, Tetryl, Pikrinsäure)
- aliphatische Sprengstoffe (z.B. PETN, RDX, HMX, Nitroglyzerin)
- anorganische Sprengstoffe (z.B. ANFO, Schwarzpulver)
Sicherer Nachweis auch kleinster Mengen (Nanogramm – Bereich)
Eindeutiges Ergebnis nach wenigen Sekunden
Sehr hohe Zuverlässigkeit
getestet und empfohlen
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 19
© composition GmbH 2011
ELITE EL 100 - Handhabung
1 Testkarte aus dem Umschlag nehmen,
Teststreifen herausziehen,
2 Mit der Testfläche über die zu prüfende
Oberfläche wischen [alle Oberflächen inklusive der
menschlichen Haut],
bzw. Bodenprobe auf der Fläche verreiben,
3 Teststreifen wieder in die Testkarte schieben,
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 20
Abb. 12: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011
ELITE EL 100 - Handhabung
4 Ampulle A (rechts) zerdrücken,
auf möglichen Farbwechsel warten,
bei Farbwechsel: STOP!
Es wurde ein Sprengstoff erkannt.
Ergreifen Sie die entsprechenden Maßnahmen.
Dieser Schritt erkennt alle TNT - basierten
Sprengstoffe und andere aromatische
Sprengstoffe
(nitro-aromatische Sprengstoffe).
Kein Farbwechsel: Weiter mit Schritt 5..
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 21
Abb. 13: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011
ELITE EL 100 – Handhabung
5 Testkarte erwärmen
[mit Heizplatte und Feuerzeug oder
batteriebetriebener Heizung],
6 Ampulle B (links) zerdrücken,
auf möglichen Farbwechsel warten,
bei Farbwechsel: STOP!
Es wurde ein Sprengstoff erkannt.
Ergreifen Sie die entsprechenden Maßnahmen.
Dieser Schritt erkennt aliphatische Sprengstoffe,
u.a. RDX, PETN, Semtex sowie Treibladungs-
pulver-Rückstände
Kein Farbwechsel: Weiter mit Schritt 7.
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 22
Abb. 14: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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ELITE EL 100 - Handhabung
7 Reagenz-C-Aufkleber von der Rückseite
abziehen und in die Probenfläche drücken,
auf möglichen Farbwechsel warten (ggfs. 15 sec),
bei Farbwechsel: STOP!
Es wurde ein Sprengstoff erkannt.
Ergreifen Sie die entsprechenden Maßnahmen.
Dieser Schritt erkennt Nitrat - basierte
Sprengstoffe, ANFO (Ammonium-Nitrat-Fuel-Oil)
und Schwarzpulver [anorganische Sprengstoffe].
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 23
Abb. 15: ELITE EL 100 – Test
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011 Sprengstoffdetektion Seite 26
Sprengstoffschnelltest IDEX-001
Identifizierung
Chemische Detektionsverfahren
Abb. 16: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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IDEX™ - Schnelltestsystem zur Identifikation von Substanzen
Einige bereits verfügbare IDEX™ Versionen:
– IDEX-001: Nitro-Aromate (z.B. TNT)
– IDEX-002: Ammonium - Nitrat
– IDEX-003: Harnstoff - Nitrat
– IDEX-004: Chlorate
– IDEX-005: Perchlorate
– IDEX-006: Nitrate
– IDEX-007: Phosphate
– (weitere in Vorbereitung)
Jeder IDEX™ Test ist für den einmaligen
Gebrauch gedacht.
Ein “positives” Testergebnis wird durch einen
eindeutigen Farbwechsel angezeigt.
IDEX™ wurde entwickelt,
um Sprengstoffe,
Selbstlaborate und deren
Vorprodukte / Inhaltsstoffe
zu identifizieren.
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 27
Abb. 17: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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IDEXTM – Handhabung
Öffnen Sie den Außenbehälter.
Entnehmen Sie den Innenbehälter mit dem Probennehmer.
Ziehen Sie die Schutzfolie ab.
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 28
Abb. 18: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
© composition GmbH 2011
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 29
IDEXTM – Handhabung
Probennehmer mit der klebrigen Spitze auf die Substanz drücken
(auch TNT-Brocken, Bodenproben etc.) – Partikel bleiben kleben
Probennehmer mit der Spitze voran in den Innencontainer schieben
und diesen verschließen.
Abb. 19: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 30
IDEXTM – Handhabung
Zerbrechen Sie die innere Ampulle
bei verschlossenem Innencontainer.
Halten Sie den Innencontainer hierbei
so, dass die Spitze des Probennehmers
nach unten zeigt und die Flüssigkeit in die
Spitze laufen kann.
Abb. 20: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 31
IDEXTM – Handhabung
Falls der Farbwechsel der Testspitze die Farbe der Markierung
(und Anleitung) zeigt, dann wurde ein positives Testergebnis erzielt
(fragliche Substanz detektiert).
Ein Beispiel für die Detektion eines Chlorates zeigt das Bild unten.
(Modell IDEX-004)
Abb. 21: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 32
IDEXTM – Handhabung
Wenn kein Farbwechsel zur indizierten
Farbe erfolgt, ist das Testergebnis
negativ für die fragliche Substanz.
Entsorgen Sie die Komponenten nach
dem Test, verwenden Sie diese keines-
falls wieder. Von Kindern fern halten.
Einige IDEX™ Chemikalien können
reizend wirken oder in größeren Mengen
schädlich sein.Abb. 22: IDEX – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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Anwendungen in der Kampfmittelbeseitigung
Abwurfmunition, Granaten etc. enthalten in der Regel
Sprengstoffmischungen mit TNT, welches ausgewaschen
werden kann, bzw. in alten Sprengtrichtern oder nach
unsachgemäßen Sprengungen in Form von Klumpen
zurückbleibt.
Sowohl TNT-Klumpen als auch Rückstände im Boden
können durch chemische Sprengstoffschnelltests schnell,
zuverlässig und preiswert nachgewiesen werden.
Empfohlene Schnelltests:
- ELITE EL 100 – Phase „A“
- IDEX-001
Chemische Detektionsverfahren
Sprengstoffdetektion Seite 33
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Fragen?
Sprengstoffdetektion Seite 34
Abb. 23: ELITE EL 100 – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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Vielen Dank für Ihr Interesse!
Kontakt:
Dipl.-Ing.
Arnd J. LemhoeferLfzWaMunTOffz
composition GmbH
Im Kamp 31
52391 Vettweiß/ Deutschland
T: +49 - 24 24 - 20 37 30
F: +49 - 24 24 - 20 37 31
M: +49 - 176 - 43 01 46 25
E: Arnd.Lemhoefer@compositionX.de
Sprengstoffdetektion Seite 35
Abb. 24: ELITE EL 100 – Schnelltest
(Quelle: Field Forensics, Inc.)
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