Terahertz-Detektor soll Flughäfen sichern

Nacktscanner waren gestern: Wenn es nach dem US-Forscher Xi-Cheng Zhang geht, werden künftig ganze Räume aus der Ferne auf Sprengstoffe und Bioterror-Gefahren durchleuchtet.

Die Sicherheitskontrollsysteme auf Flughäfen sind bislang mit viel Aufwand verbunden: Koffer und Gepäck müssen auf Waffen und Sprengstoffe geröntgt, Fluggäste abgetastet oder – seit kurzem – mit Ganzkörperdurchleuchtern, jenen bekanntermaßen umstrittenen "Nacktscannern", untersucht werden. Die aktuellen Verfahren dauern lange und sind für die Betroffenen oft so umständlich wie aufdringlich.

Xi-Cheng Zhang, Direktor des Zentrums für Terahertz-Forschung am Rensselaer Polytechnic Institute im amerikanischen Troy, möchte das gerne ändern. Er arbeitet an optischen Verfahren, die neuartige chemische Fingerabdrücke nutzen. Dabei wird ein Raum mit einer elektromagnetischen Strahlung im Terahertz-Bereich überprüft. Mit ihrer Hilfe soll es möglich sein, Chemikalien, Drogen, Sprengstoffe und Biokampfstoffe durch Kleidung hindurch und aus bis zu 20 Meter Entfernung zu erkennen.

Jeder Material – beispielsweise Nitroglycerin – hat eine eigene Signatur, die in einem solchen Scan auch problemlos zu sehen sein soll. "Zahlreiche chemische Stoffe haben Signaturen im Terahertz-Bereich", erläutert Jingle Liu, der das Verfahren mit Zhang entwickelt hat. Das Team habe bereits Hunderte von Zusammensetzungen überprüft.

Um diese Informationen zu erhalten, bestrahlt Zhang einen ganzen Raum mit Terahertzwellen, die im Frequenzbereich zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht liegen. Jeder im Raum vorhandene Stoff verändert dabei die Strahlung auf eine so eindeutige Weise, dass die Forscher ihn durch diese Signatur erkennen können. Diese lassen sich auslesen und mit einer von Zhangs Mitarbeitern aufgebauten Datenbank abgleichen, in der bereits die Signaturen zahlreicher Stoffe abgespeichert sind.

Dies geschieht aktuell mit einem Prototyp, der zwei Laser nutzt. Diese erzeugen ein Gemisch aus neutralen und geladenen Teilchen, ein sogenanntes Gasplasma, das mit Terahertzstrahlen in Kontakt tritt. Dadurch wird der Erfassungswinkel der Strahlung derart erweitert, dass man damit einen gesamten Raum scannen kann.
Es entsteht ein Fluoreszenzsignal, das die Signaturen der im Raum vorhandenen Stoffe enthält.

Dis US-Regierung ist bereits sehr an Zhangs Forschung interessiert. Aktuelle Terahertz-Projekte werden unter anderem vom US-Verteidigungsministerium und dem Ministerium für Heimatschutz gefördert. Mikrowellen oder optische Systeme seien in ihren Fähigkeiten mittlerweile beschränkt, sagen wissenschaftliche Berater der Regierung. Die Terahertz-Strahlung eröffne dagegen ganz neue Analysemöglichkeiten. Die auch "T-Rays" genannte Technik hat gegenüber alten Verfahren wie Röntgen noch einen weiteren Vorteil: Sie gibt keine ionisierenden Strahlen ab und gilt deshalb als weniger gesundheitsgefährdend. (bsc)