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Raman-spektroskopische Verfahren haben sich in den letzten Jahren immer mehr zur Erkennung von Explosivstoffen, chemischen Kampfstoffen und anderen potentiell gefährlichen Wirkstoffen entwickelt. Mittlerweile sind einige Produkte auf dem Markt erhältlich, jedoch sind diese Systeme aufgrund ihrer extrem geringen Signalausbeute bisher nur in der Lage, diese Stoffe in größeren Gebinden und nicht in Form von luftgetragenen Spurenstoffen zu identifizieren. Daher wurde eine Apparatur entwickelt, bei der luftgetragene Sprengstoffmoleküle und Schwelbrandprodukte auf einem nanostrukturierten Substrat resublimieren und auf Basis der oberflächenverstärkten Raman Streuung (engl. Surface enhanced Raman scattering SERS) detektiert werden. Das Prinzip der Abscheidung beruht auf dem Festfrieren" der Moleküle an der SERS-aktiven Oberfläche. Dazu wurde ein modularer Aufbau bestehend aus Detektions-, Analyse- und Anreicherungseinheit generiert. Für die Detektionseinheit wurde ein Prototyp eines hochsensitiven miniaturisierten Raman Spektrometers konstruiert. Besonderer Schwerpunkt lag dabei auf einer integrationsfähigen und kompakten Bauform mit vollem Funktionsumfang. Analyse- und Anreicherungseinheit wurden hinsichtlich einer Variation von unterschiedlichen Parametern wie der Temperatur der SERS-aktiven Oberfläche entwickelt. Aufbauend auf den Erkenntnissen mit diesem System wurde ein praxisnaher Funktionstyp generiert, mit dem sensitiv und selektiv Sprengstoffe und Pyrolyse Produkte nachgewiesen wurden. So gelang es Triacetontriperoxid (TATP) und Trinitrotoluol (TNT) nachzuweisen. Insbesondere die Detektion von TATP ist von großer Bedeutung, da dieser Sprengstoff häufig bei terroristischen Anschlägen zum Einsatz kommt. Weiterhin konnten die chemisch sehr ähnlichen Verbindungen Moschus Xylol, Moschus Keton, die in Parfums eingesetzt werden, und TNT unterschieden werden, so dass Fehlalarme minimiert werden können. Damit kann festgestellt werden, dass dieser Ansatz grundsätzlich für die Detektion von Sprengstoffen und Schwelbrandprodukte geeignet ist und ein erstes robustes Funktionsmuster erstellt wurde.
Raman-spectroscopic methods have emerged to a tool for detection of explosives and other dangerous substances over the last years. Nowadays, a few products are available on the market but these are not able to detect airborne substances. Therefore the aim of this project was to develop a device based on surface enhanced Raman scattering (SERS) and evaluate the potential of the approach to detect airborne explosives and pyrolytic products. The principle of the device is the resublimation of the analyte on a cooled nanostructured substrate, on which trace amounts of the analyte should be detected. Thus, a modular device with detection, analysis, and enrichment unit was realized. For the detection unit a prototype of a high sensitive miniaturized Raman spectrometer was developed. A central issue of the spectrometer was the ability for Integration and the compact design without reducing the functionality. Analysis and enrichment unit were developed with the ability to vary various parameters like the temperature of the SERS-active surface. The results obtained with this device were used for the realisation of a practical and functional model to detect sensitive and selective explosives and pyrolysis products. Triacetone triperoxide (TATP) and Trinitrotoluene (TNT) were detected with this device. In particular the detection of TATP is of prime importance as this explosive is often used in terror attacks. Furthermore it was shown that it is possible to distinguish between TNT and TNT-like substances like musk xylol and musk ketone which are ingredients of perfumes. Thus false alarm can be minimized. Generally the project has shown that this approach can be used for detection of explosives and pyrolysis products by the realisation of a first robust functional model.