Minensuche mit dem Laser

Die Bundeswehr hat an der Technischen Universität Clausthal ein Laserprojekt besonderer Art gefördert: die laseroptische Minensuche. Claus Romano und Wolfgang Schade vom Institut für Physik und Physikalische Technologien hatten den Auftrag, verschiedene Sprengstoffe mithilfe von Laserlicht berührungslos zu identifizieren. Herausgekommen ist ein Instrument von der Größe eines Schuhkartons, das infrarotes Laserlicht durch eine Faser auf eine Mine fokussiert und innerhalb von einer Sekunde explosive Substanzen identifiziert.

Die laseroptische Minensuche basiert auf der so genannten laserinduzierten Breakdown-Spektroskopie (LIBS), die auch für das Erkennen von Kunststoffen beim Recycling verwendet wird. Man fokussiert einen Laserpuls ausreichender Energie auf die Materialprobe, sodass die Moleküle des Sprengstoffs ionisiert werden. Dabei bildet sich ein Plasma, dessen Lichtemission im ultravioletten Spektralbereich über die Zusammensetzung des Stoffes Aufschluss gibt. Das Plasmaleuchten wird über eine Faser in das Instrument geleitet und spektral analysiert. Häufig vorkommende Komponenten in Sprengstoff sind Cyanid (CN) und Kohlenstoff.

Eine laseroptische Methode ergänzt die herkömmliche Minensuche. Dafür wird einer Laserfaser in die Nadel integriert, mit der Experten im Boden nach Minen stochern. (Quelle: Systektum GmbH)

Die alleinige Messung der Elemente reicht jedoch nicht aus, um den Sprengstoff zu charakterisieren. Denn in gewöhnlichen Kunststoffen wie Polyamid und PVC findet man dieselben Substanzen wie in Plastiksprengstoff. Erst der zeitliche Verlauf der Plasma-Emission dient als Fingerabdruck der gefährlichen Substanz. Romano und Schade haben für verschiedene Sprengstoffe charakteristische Intensitätskurven bestimmt. Bisher können sie TNT, HNS, PVC und Polyamid voneinander unterscheiden. Ziel ist eine Klassifizierung von mehreren Dutzend Explosivstoffen.

Für das Aufspüren von versteckten Minen taugt das Gerät noch nicht. Schließlich muss man es dicht über die Mine halten und kann nicht einfach den Boden wie mit einer Taschenlampe abscannen. Schon eine dünne Erdschicht verhindert die zuverlässige Erkennung. Daher soll das Spektrometer die herkömmliche Technik des Stocherns ergänzen (s. Abb.). Bislang wird der Boden mit stricknadeldünnen Titanstangen durchstochen. Hindernisse im Boden werden behutsam von Hand freigelegt. Integriert man die Laserfaser in die Nadeln, ließe sich schneller unterscheiden, ob im Boden eine Mine oder nur eine Plastikflasche vergraben ist. Dafür müssen die Forscher allerdings noch einen stärkeren Laser bauen, der das Kunststoffgehäuse der Antipersonenminen durchdringt; Metallgehäuse sind eher selten, da sie sich mit einem Metalldetektor erkennen lassen.

Max Rauner

Quelle: Physik Journal, Juli/August 2003, S. 14