SE533197C2 - Avståndsdetektion av farliga ämnen såsom explosivämnen och beståndsdelar till explosivämnen - Google Patents

Description

.20 25 30 533 13? 2 Quebec, Canada, July 8-12, 2002, och U.S.-patent 6,608,677. I dessa skrifter används apparatur, som innefattar en laser, vilken utsänder ljus av fast våglängd i UV-området mot det objekt som skall undersökas. Ljus från objektet uppsamlas från samma riktning som laserljusets med hjälp av ett spegelteleskop. Det uppsarnlade ljuset filtreras med hjälp av ett notch-filter for den utsända våglängden och leds därefter till ett spektroskop. Sålunda kan det uppsamlade ljuset ledas till ett gitterbaserat spektroskop med hjälp av ett knippe optiska fiber, vilket vid sin utgångsånde har fibrerna anordnade i linje längs ingångsslitsen till spektroskopet.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att anvisa ett forfarande for detektion av' ämnen som kan utföras med hög selektivitet, känslighet och/eller noggrannhet.

Allmänt kan sålunda ett forfarande baserat på Rarnan-spektroskopi användas. Ett Raman- spektrum for ett enhetligt ämne upptas ju med hjälp av ordinär Raman-spektroskopi genom be- lysning med ljus av en våglängd, som är så mycket skild från resonansvâglängderna hos ämnet att resonanseffekter är helt forsumbara. Ett likadant sådant "ordinärt" Raman-spektrum erhålls då i princip vid belysning med ljus av en annan våglängd, som också ligger långt ifrån resonans- våglängderna. Ett RRS-spektrum, dvs ett spektrum upptaget med utnyttjande av resonanseffek- ter, dvs med hjälp av resonansförstärkt Raman-spektroskopi, är i motsats härtill unikt också för våglängden hos det belysande ljuset och är alltså skilt från det RRS-spektrum som erhålls vid belysning med ljus av en annan våglängd. Skillnaderna kan innefatta att intensiteter och bredder hos linjer i upptagna RRR-spektrum är olika och även vilka linjer som är urskiljbara i dessa.

Det har vidare visat sig att förändringen av RKS-spektrum for olika våglängder omkring en absorptionsvåglängd for ett ämne är unik for ämnet och vald absorptionsvåglängd. För att fast- ställa huruvida ett ämne eller molekyler av givet slag finns i ett prov, kan sålunda RRS-spekmnn upptas for ett flertal våglängder omkring en absorptionsvåglängd for ämnet eller allmänt for molekyler ett givet slag och därefter analyseras. Vid en sådan analys kan exempelvis ändringen av storleken av ljusintensiteten for en viss våglängd användas, exempelvis for absorptionsvåg- längden har eller vid en multipel av motsvarande vågtal eller frekvens såsom for den dubbla frekvensen. Allmänt kan sålunda intensiteten vid alla dessa frekvenser användas. Analysen kan också innefatta intensiteten vid en eller flera andra absorptionsvåglängder for ämnet, eftersom intensiteter vid sådana andra våglängder också kan bli urskiljbara och mätbara när våglängden hos det belysande ljuset är nära den valda absorptionsvåglängden.

Raman- och särskilt RRS-spektrum for olika våglängder hos det belysande ljuset for ett el- ler flera ämnen som önskas identifierade kan i förväg upptas och analyseras, t ex såsom antytts ovan. De kan också eller alternativt lagras i en databas. Ljus som sprids av ett prov eller objekt 10 15 20 25 30 533 19? 3 insamlas därefter, exempelvis med hjälp av ett teleskopsystem, och motsvarande Raman-spekt- rum erhålls på konventionellt genom att ljuset våglängdsuppdelas i en spektrometer. För att identifiera ett eller flera ämnen i provet eller objektet kan då det upptagna spektrumet jämföras med spektrum i databasen eller på annat sätt analyseras.

Ett sådant förfarande, som utnyttjar ändringen av RRS-spektrum vid våglängder relativt nära en absorptionsvåglängd, kan med relativt hög känslighet och selektivitet kan avgöra huru- vida ett ämne eller molekyler av ett bestämt slag finns i ett objekt eller prov.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas såsom ej begränsande utforingsforrner i samband med de bifogade rítningarna i vilka: - Fig. la är en schematisk bild av' utrustning för att utföra Raman-spektroskopi, - Fig. lb är en bild motsvarande tig. la för Raman-spektroskopi med avseende på ett prov place- rat på avstånd från mätutrustningen, - Fig. 2a och 2b är schematiska bilder som åskådliggör principerna fór Raman-spektroskopi resp. resonansforstärltt Raman-spektroskopi, - Fig. 3 är ett diagram som visar Raman-spektrum for ett som exempel valt ämne, - Fi g. 4 - 7 är diagram motsvarande fi g. 3 när det belysande ljuset har en våglängd mycket större än en absorptionsvåglängd for ämnet, när våglängden är närmare absorptionsvåglängden, när våglängden är mycket nära absorptionsvåglångden resp. när våglängden överensstämmer med absorptionsvåglängden, och - F ig. 8 och 9 är schematiska bilder som visar komponenter i en anläggning för Raman-spektro- skopí.

DETALJERAD BESKRIVNING l fig. la visas schematiskt en uppställning för Rarnan-spektroskopi. Monokromatiskt ljus från en laser l riktas mot ett mätobjekt eller prov 3. När ljuset träffar objektet, sprids det mesta av ljuset. Det spridda ljuset har till den allra största delen samma våglängd som det inkommande ljuset. En liten del av det spridda ljuset får däremot skiftade våglängder. Det spridda ljuset mot- tas och detekteras av en spektrometer 5. Spektrometern kan med hjälp av lämplig Signalbehand- ling visa eller på annat sätt avge ett spektrum, som kan visas som ett diagram. Det våglängds- skiftade ljusets spektrum kallas ett Ramen-spektrum. RaInan-spektruinet innefattar ett antal skarpa band/línj er eller toppar, som skjuter upp från en underliggande mer jämnt varierande bak- grundsnivå, jämför ñg. 3. Banden, linjerna eller topparna är karakteristiska för de molekyler som ingår i mätobjektet. Varje linje i ett Raman-spektrum motsvaras i själva verket av en vibrations- mod i binclníngarna i ett molekylslag. 10 15 20 25 30 533 'E57 4 Om våglängden hos det från den exciterande lasem l utsända ljuset överensstämmer med en absorptionsvåglängd för molekyler av ett slag, som ingår i mätobjektet 3, kan ett förstärkt Raman-spektrum erhållas. Denna effekt används i s k resonansíörstärkt Raman-spektroskopi (RRS). Resonansförstärkningen är mycket användbar både för att öka känsligheten och för att öka selektiviteten vid användning av Raman-spektroskopi för att identifiera molekyler av olika slag, dvs för särskilja molekyler av ett slag från molekyler av andra slag. Den ökade känsligheten kan också utnyttjas för detektion på relativt stora avstånd ("stand-off detection") såsom skall be- skrivas nedan. Enkel Raman-spektroskopi och RRS åskådliggörs schematiskt i fig. 2a resp. 2b.

En anläggning för mätning på ett objekt beläget på avstånd från rnåtutrustningen visas schematiskt i fig. lb. Anläggningen skiljer sig i huvudsak från anläggningen enligt i fig. la ge- nom det större avståndet mellan laser l och mätobjekt 3 och mellan spektrometer 5 och mätob- jekt och genom att spektrometern 5 är försedd med teleskopoptik 7, dvs med ett optiskt system som är av den typ vilken finns i teleskop förutom dess okular. Det optiska systemet fokuserar ljus inkommande från mätobj ektet 3 mot spektrometern och speciellt mot en frekvensuppdelande anordning, ej visad, ingående i denna, varifrån det frekvensuppdelade ljuset leds till en ljuskäns- lig ytai en ljusdetektor, ej visad.

Exempel på komponenter som kan ingå i anläggningen framgår av fig. 8. En laser l avger ljuspulser mot en spegel ll, som reflekterar ljuspulserna i riktning mot objektet 3. l figuren an- ges objektet ligga på ett avstånd av 55 m. Anläggningen kan dock givetvis användas för detek- tion på avstånd inom ett vitt område, tex inom ett område av mellan 5 och 2000 m. Ljus från objektet uppsamlas av ett optiskt system 7 av teleskoptyp motsvarande det som finns i ett Schmidt-Cassegrain teleskop i detta utförande av anläggningen men givetvis kan andra optiska system användas. Spegeln ll kan vara placerad, så att det ljus som riktas mot objektet 3 är pa- rallellt med och motriktat det ljus, vilket uppsamlas av det optiska systemet, jämför prismoma 12 i fig. 9. Det uppsamlade ljuset leds till en enhet 13, som innehåller filter och någon anordning så- som en eller flera linser för koppling till en optisk fiber 15. Den optiska fibern leder det filtrera- de, uppsamlade ljuset till en spektrometer 5, som innehåller en våglängdsuppdelande anordning, exempelvis av gittertyp, och en ljusdetektor, här visad som en ICCD Ülritensified gated Charge Coupled Device") 17. ICCD:ns utgångssignal leds till en analys- och bildbehandlingsmodul 19 i en dator 21. Resultatet av bildhandlingen kan visas på bildskärmen 23. En styrenhet eller styr- modul 25, lärnpligen anordnad i eller kopplad till datom 21, styr lasern l och särskilt de tider, när ljuspulser skall utsändas. Styrmodulen styr också lCCD-enheten 17, så att denna kan avläsa mottaget ljus under tidlucka, som har en vald fördröjning relativt varje utsänd ljuspuls och som har en lämpligt vald längd för att ge optimal detektion av det spridda ljus som är av intresse. 10 15 20 25 30 533 19? 5 Vid resonansförstärkt Raman-spektroskopi är topparna i det ursprungliga Raman-spektru- met förstärkta olika mycket, dvs det inbördes förhållandet mellan topparnas höjder är ändrat.

Dessutom kan toppar dyka upp vid multiplar av motsvarande vågtal eller frekvens, när vågläng- den hos det lasern utsända ljuset är vid eller nära den betraktade absorptionsvåglängden. Om en topp ligger vid vågtalet 1000 cm) kan det alltså dyka upp toppar vid vågtalen 2000 cmf, 3000 cm] osv.

RKS-spektrum för belysning med monokromatiskt ljus med våglängder omkring en absorptionsvåglängd för ett eller flera intressanta enhetliga ämnen/molekyler av ett eller flera slag kan först bestämmas genom mätningar. Uppmätta spektrum kan analyseras för att erhålla olika slag av karakteristika såsom en karakteristisk ändring av en linjeintensitet vid belysning med ljuspulser med våglängder nära en absorptionsvåglängd. Alternativt eller dessutom kan uppmätta Spektra-lagras i en databas. Därefter uppmäts på motsvarande-sätt RKS-spektrum för ett prov eller en mängd 3 av ett okänt ärrme för ett flertal olika våglängder omkring en absorp- tionstopp hos ett enhetligt ämne, för vilket RKS-spektrum enligt ovan redan har uppmätts. De uppmätta spektrumen analyseras såsom genom att bestämma huruvida de uppvisar de tidigare bestämda karakteristika för ett enhetligt ämne. Om tillräcklig överensstämmelse finns mellan ett eller flera av sådana karakterístika, kan det avgöras att det okända provet eller mängden inne- håller det enhetliga ämnet. Alternativt kan de för det okända provet eller mängden upptagna Ra- man-spektrumen jämföras med de redan bestämda, i databasen lagrade spektrumen. Om tillräck- ligt stor överensstämmelse finns mellan de nu upptagna spektrumen och lagrade spektrum för ett enhetligt ämne, kan det med relativt stor säkerhet avgöras att det andra ämnet finns i provet eller mängden av det okända ämnet. Detta ger en hög selektivitet hos bestärrmingsmetoden.

För att kunna utföra en sådan bestämning måste provet 3 av det okända ämnet belysas med ljus av flera olika våglängder. Detta kan enklast åstadkommas om den exciterande lasern 1 är av- stämbar eller är försedd någon våglängdsmodulator, ej visad. Styrmodulen 25 styr då också våg- längden hos de från lasern avgivna ljuspulserna. Flera exciterande lasrar kan också användas, ex- empelvis om så erfordras för olika våglängdsområden, jämför fig. 9.

Ett ämnes Raman-spektrurn förändras sålunda relativt mycket och på ett för ett ämnet specifikt sätt, när våglängden hos det ljus, med vilket ämnet belyses, närmar sig en absorptions- våglängd för ämnet. RRS-spektrum för ett ämne kan exempelvis se ut som i diagrammet i fig. 3 vid ett bra sigrial-till-brus-förhållande. Detta spektrum är erhållet genom belysning med ljus av en våglängd, som motsvarar vågtalet 0 i diagrammet och som överenstämmer med en vald eller betraktad absorptionsvåglängd för ämnet. Det visade spektrumet visar resultatet av s k anti- Stokes-spridning, då Raman-spridning ger upphov till mer energirikt ljus, dvs ljus med kortare 10 15 20 25 30 533 13? 6 våglängd. Ämnets Ramen-spektrum uppvisar här två toppar, en vid vågtalet 1000 cmd och en vid 3200 cnrl, där vågtalen är angivna relativt vågtalet hos det belysande ljuset.

Om ämnet i detta exempel belyses med monokromatiskt ljus med en våglängd, som tillräcklig mycket avviker från alla absorptionsvåglängder och speciellt från den våglängd, som använts vid upptagande av spektrumet enligt fig. 3, t ex med en avvikelse av minst 10 nm från denna våglängd, erhålls ett Raman-spektrum utan några toppar såsom visas i fig. 4.

När våglängden hos det ljus, med vilket ämnet belyses, har en mindre avvikelse och alltså är närmare ämnets absorptionsvåglängd, erhålls ett RRS-spektrum, vilket har en topp vid en våglängd motsvarande vågtalsavvikelsen 1000 cm'1, och dessutom kan toppar erhållas vid mul- tiplar av denna våglängd, dvs vid våglängder motsvarande vågtalsavvikelserna 2000 om” och 3000 cm” tagna relativt vågtalet motsvarande den betraktade absorptionsvåglångden fór änmet. I detta spektrum är däremot inte toppen vid den andra Raman-linj en motsvarande vågtalsavvikel- sen 3200 cm” synlig, se fig. 5.

När våglängden hos det ljus, med vilket ämnet belyses, är ärmu närmare ämnets betraktade absorptionsvåglängd, erhålls ett RKS-spektrum, i vilket topparna vid vågtalsavvikelsen 1000 cmd och möjliga multiplar av denna är ytterligare förstärkta. Dessutom är då också toppen vid vågtalsavvikelsen 3200 cm'1 synlig i spektrumet, se fig. 6.

Då våglängden hos det ljus, med vilket änmet belyses, överensstämmer helt med den betraktade absorptionsvåglängden, har Raman-linjerna vid våglängden motsvarande vågtalsavvi- kelsen 1000 cmJ och vid multiplar av denna vâgtalsavvikelse maximal höjd, se fig. 7.

I diagrammen i fig. 3 - 7 visas endast spektrum resulterande från anti-Stokes-spridning, då Kärnan-spridning ger upphov till mer energirikt ljus. Motsvarande spektrum kan upptas for s k Stokes-spridning, när Raman-spridning ger upphov till ljus med mindre energi, dvs ljus med längre våglängd. Båda eller endera av dessa spektrumdelar kan användas i nedan beskrivna me- toder för stand-off-detektering.

Allmänt kan den ovan kortfattat beskrivna metoden t ex användas for att kontrollera huruvida ett okänt objekt, som kan föreligga i fast fas, i vätske- eller gasfas och som kan vara beläget på avstånd, ett av de ärrmen, exempelvis sprängämnen, som finns i en databas med tillhö- rande Raman- och RRS-spektrum. En anläggning for att utföra metoden kan då innefatta en eller flera avstärnbara lasrar 1, vilka är avstämbara för att avge ljus med olika våglängder, tex i ett område mellan 200 nrn och 400 nm, inom vilket många intressanta ämnen har absorptionsvåg- längder. Analys- och bildbehandlingsenheten 19 är kopplad till en databas lagrad i ett minne 27 och analyserar av spektrometern 5 bestämda Raman-spektrum, tex järníör dessa med lagrade Rarnan-spektrum for olika intressanta ämnen, och presenterar resultatet av jämförelsen exempel- 10 15 20 25 30 533 18? vis på bildskärmen 23.

Metoden kan innefatta följ ande steg: 1. Lasern 1 ställs in så att det avger ljus med våglängd motsvarande en absorptionsvåglängd för ett första av ämnena i databasen lagrad i minnet 27. 2. Lasern 1 riktas mot det okända objektet 3 eller mot en punkt nära obj ektets omgivning. 3. Objektet 3 belyses med ljuspulser utsänd av lasern 1. 4. Ljus som sprids av objektet 3 samlas in av det optiska systemet 7 och vidarebefordras till spektrometern 5. 5. Spektrometern 5 våglängdsuppdelar och detektorn 17 detekterar ljuset för upptagande av ett ett RKS-spektrum. 6. Det upptagna RRS-spektrumet jämförs med RKS-spektrum för olika ämnen av intresse, sär- skilt det ovan nämnda första ämnet. Om objektet 3 innehåller det ämne, som har den absorp- tionslinje, för vilken våglängden hos lasern 1 har ställts in, blir det upptagna spektrumet resonansförstärkt, men det kan även, med hjälp av "ordinär" (dvs ej RRS) Rarnan-spektroskopi, genom analys av det upptagna spektrumet fastställas om andra intressanta ämnen finns i ämnet, särskilt om sådana ämnen föreligger i hö ga koncentrationer i objektet. 7. Våglängden hos det av lasern 1 utsända ljuset stegas runt den nämnda absorptionsvåglängden och RRS-spektrum upptas för varje steg. 8. De härigenom erhållna RRS-spektrumen upptagna för ljus med våglängder runt om den be- traktade absorptionsvåglängden analyseras i analys- och bíldbehandlingsenheten 19 och speciellt kan de jämföras med de i databasen lagrade Raman-spektrumen för olika intressanta ämnen för samma våglängder. Det senare förfarandet innebär att en uppsättning av spektrum järnförs med en annan uppsättning. 9. Ett beslut huruvida objektet innehåller av något av de eftersökta ämnena tas av analys- och bildbehandlingsenheten 19 med stöd av resultaten av järniörelsema i punkterna 6 och 8 ovan och presenteras på datorskärrnen 23. 10. Punkterna 1 - 9 upprepas för övriga intressanta ämnen.

För att få ytterligare säkerhet vid bestämning av om ett ämne finns vid eller i objektet 3 kan undersökningen göras med hjälp av belysning med ljus med våglängder motsvarande två el- ler fler absorptionsvåglängder för samma ämne. Ljuskällan l kan då växlande avstämmas mellan dessa absorptionsvåglängder. Ljuskällan kan exempelvis först avge en följd ljuspulser med våg- längd nära eller vid en första absorptionsvåglängd, därefter en följd ljuspulser med våglängd nära eller vid en andra absorptionsvåglärigd, därefter åter en följd ljuspulser med en annan våglängd nära eller vid den första absorptionsvåglängden, osv. 10 15 20 25 30 533 'IEW 8 Ljuskällan l kan vid en sådan undersökning innefatta flera ljusutsändande enheter såsom vi- sas i íig. 9 och då kan dessa samtidigt avge ljuspulser av två eller fler våglängder, som är avstämda mot två eller fler absorptionsvåglängder för ämnet. Detta kan givetvis också utnyttjas för samtidig undersökning med avseende på olika ämnen. Ljuspulserna från de minst två ljusutsändande enhe- terna har då våglängder avstämda till absorptionsvåglängderna för två eller fler olika ämnen. Ljuset från laserenheterna l kan avböjas med hjälp av prismor 12, som är placerade, så att de ljusstrålar, vilka direkt träffar objektet 3, har en väg vilken är den samma som det ljus har, vilket uppsamlas av det optiska systemet 7. I fig. 9 visas också hur kopplings- och filterenheten 13 i stället kan innefatta en kopplande lins 13' vid det optiska systemet och ett filter 14 anordnat vid ingången till spektro- metern 7.

Exempel: Soptunna vid väg Som exempel skall nu kortfattas beskrivas användning av förfarandet för att bestämma om en soptunna placerad vid en väg innehåller något farligt ämne, såsom något sprängämne. Utrust- ningen enligt ovan, huvudsakligen innefattande laser, teleskopoptik, spektrometer med CCD, be- räkningsenhet och presentationsenhet, kan vara monterad på/i ett fordon såsom en lastbil eller personbil, ej visad. Lasern l och teleskopoptiken 7 kan vara monterade på fordonets tak och spektrometer 5 med CCD-enhet, styrenhet, analys- och bildbehandlingsenhet och presentations- enhet inuti fordonet och en operatör i bilen ger kommandon till och övervakar de olika ingående komponenterna.

Ett sådant fordon kan allmänt användas för att kontrollera att tex inga bomber finns placerade längs en väg. Vid användning av fordonet och dess utrustning kan följande steg utfö- ras: l. Operatören ställer in att utrustningen skall leta efter TNT (trotyl), TATP (triacetontriperoxid, vanligt hemgj ort explosivämne som används av terrorister) och väteperoxid (vanlig komponent i hemmagjorda bomber), exempelvis genom inmatning till datorn 21 med hjälp av dess tangent- bord eller datonnus, ej visade. 2. Operatören upptäcker en soptunna som står vid vägen 100 meter fram. Det finns en risk att soptunnan innehåller ett sprängämne och det ska därför med hjälp av utrustningen kontrolleras huruvida den innehåller TNT eller TATP. 3. Operatören riktar med hjälp av ett videosikte, järnför enheten 29 i fig. 8, som kan vara försett med hårkors, ej visat, lasern l och teleskopoptiken 7 mot ett handtag på soptunnan. 4. Operatören trycker på en knapp, ej visad, för utförande av mätning. 5. Resultatet ”Inget av de sökta ämnena funna” presenteras för operatören av analys- och bildbe- handlingsenheten 19 såsom på en datorskärrn 23 inuti fordonet. 10 15 20 25 30 533 137 9 6. Operatören riktar med hjälp av videosiktet med hårkors lasern 1 och teleskopoptiken 7 mot en plats belägen ovanför soptunnan. 7. Operatören trycker åter på knappen för utförande av mätning. 8. Resultatet ”TNT funnet” presenteras på operatörens datorskärm 23. 9. Operatören meddelar att TNT är funnet i soptunnan och beslut om åtgärder tas.

I utrustningen utförs i de olika stegen ovan: 1. Databasen i minnet 27 innehåller data för Rarnan- och RRS-spektrum enligt ovan för ett antal ämnen som utrustningen kan kärma igen. I exemplet konfigureras denna enhet att söka enbart efter TNT och TATP.- 2. Operatören använder en videokamera med zoom, ej visad, tillhörande utrustningen för att söka efter rnisstärikta objekt. I exemplet upptäcker operatören en soptunna vid vägen som skall kont- rolleras med avseende på om den innehåller TNT och/eller TATP. 3. Operatören siktar på en detalj av soptunnan, på vilken han tror att det kan finnas sprängäm- nespartiklar, i exemplet handtaget på soptunnan, med hjälp av videosiktet 29, som eventuellt är försett med zoom och hårkors och som är mekaniskt hopkopplat med lasem 1 och teleskopsys- ternet 7. 4. När operatören trycker på knappen för utförande av mätning utförs följ ande: i. Den avstämbara lasern 1 ställs in på en absorptionsvåglångd för TNT. ii. Tio ljuspulser med längd 10 ns skickas mot handtaget på soptunnan. iii. Det ljus som sprids av handtaget när ljuspulserna träffar det samlas in av teleskopsysteniet 7. iv. Våglängd hos det av lasern l utsända ljuset skiftas med steg av 0.1 nm steg inom ett område omkring absorptionsvåglängden vilket sträcker sig 1 nm åt båda håll från absorptionsvåglängden och punkterna i. och ii. upprepas. 21 RKS-spektrum erhålls i en mätserie omkring absorptions- våglängden för TNT. v. De 21 erhållna RRS-spektrumenjämfórs av analys- och bildbehandlingsmodulen 19 med mot- svarande spektrum för TNT som finns i databasen i minnet 27, exempelvis med hjälp av olika kända signalbehandlingsmetoder. vi. Punkterna i. - v. upprepas för TATP. 5. Resultat av analysen, exempelvis ”Inget av de sökta ämnena funna”, visas på operatörens skärm 23. 6. Operatören siktar nu i stället mot en plats strax ovanför soptunnan för att försöka hitta ångor av TNT eller TATP som kan ligga i soptunnan. 7. Steg 4 upprepas. 8. Resultat av analysen såsom ”TNT funnet” visas på operatörens skärm 23.

Claims (15)

10 15 20 25 30 533 WG? 10 PATENTKRAV

1. l. F örfarande for bestämning av huruvida ett objekt irmehåller ett ämne eller molekyler av ett bestämt slag, särskilt ett farligt ämne såsom ett explosivämne eller en beståndsdel av ett explosiv- ämne, varvid objektet belyses med ljus av en bestämd våglängd från en ljuskälla och det av objektet spridda ljuset analyseras fór erhållande av ett Rarnan-spektrum, varvid det av objektet spridda ljuset insamlas och koncentreras med hjälp av ett optiskt system, särskilt ett optiskt system av teleskoptyp, for att analyseras av en spektrometer, kännetecknat av att ljuset från ljuskällan utsänds med flera olika våglängder omkring en våglängd som överensstämmer med en absorptionsvåglängd för nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag, att Kärnan-spektrum framställs för varje sådan våglängd och att de erhållna Raman-spektrumen analyseras for att avgöra huruvida objektet in- nehåller nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag.

2. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att de erhållna Raman-spektrumen jämförs med Raman-spektrum for samma våglängder fór nämnda ärnne eller molekyler av ett bestämt slag och att det avgörs att objektet innehåller nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag när resultatet av jämförelsen visar att tillräcklig överensstämmelse finns.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att våglängden hos det från ljuskällan utsän- da ljuset stegas med ett forutbestämt steg, särskilt ett steg med längden 0.1 nm, omkring absorp- tionsvåglängden, särskilt inom ett intervall av längd 2 nm centrerat kring absorptionsvåglängden.

4. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att ljuset från ljuskällan utsänds med våglängder, vilka .växelvis ligger nära två eller fler absorptionsvåglängder for ett ämne eller mole- kyler av ett bestämt slag i objektet.

5. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att ljuset från ljuskällan samtidigt utsänds med två resp. fler våglängder, som ligger nära två resp. fler absorptionsvåglängder for ett ämne eller molekyler av ett bestämt slag i objektet.

6. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att ljuset från ljuskällan samtidigt utsänds med två resp. fler våglängder, som ligger nära absorptionsvåglängder för två resp. fler olika ämnen eller molekyler av två resp. fler olika slag i objektet.

7. F örfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ljuset utsänds i form av pulser med styrd starttid och längd och att Raman-spektrum upptas under en tidlucka med styrd starttid och längd efter det av ljuskällan har utsänt varje ljuspuls.

8. System for bestämning av huruvida ett objekt innehåller ett ämne eller molekyler av ett be- stämt slag, särskilt ett explosivärnne eller beståndsdelar av ett explosivämne, innefattande - en ljuskälla for belysning av objektet med ljus av en bestämd våglängd från en ljuskälla, - ett optiskt system, särskilt ett optiskt system av teleskoptyp, för uppsamling och koncentrfitiffin av 10 15 20 25 30 533 13? 11 det av objektet spridda ljuset, och - en spektrometer fór analys av det av det optiska systemet insamlade ljuset fór erhållande av ett Raman-spektrurn, kännetecknat av att ljuskällan är anordnad att utsända ljus med avstämbar våglängd, särskilt att ljuskällan innefattar minst en avstämbar laser.

9. System enligt krav 8, kännetecknat av en styrenhet kopplad till ljuskällan för att bringa denna att utsända ljus med ett flertal våglängder omkring och/eller relativt nära en våglängd som överensstämmer med en absorptionsvåglängd fór nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag.

10. System enligt krav 9, kännetecknat av - en detektor kopplad till eller ingående i spektrometem fór avge signaler representerande upp- tagna Raman-spektrum, och - en analys- och bildbehandlingsenhet kopplad till detektorn och anordnad att analysera de Ra- man-spektrum, som representeras av signalerna mottagna från detektorn fór att avgöra huruvida objektet innehåller nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag.

11. System enligt krav 10, kännetecknat av att analys- och bildbehandlingsenheten är anordnad - -jämfóra de Raman-spektrum, som representeras av signalerna mottagna från detektorn med Raman-spektrum för samma våglängder fór nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag, och - - att avgöra att objektet innehåller nämnda ämne eller molekyler av ett bestämt slag när resulta- tet av jârnfórelsen visar att tillräcklig överensstämmelse finns.

12. System enligt krav 9, kännetecknat av en detektor kopplad till eller ingående i spektrometern för avge signaler representerande upptagna Raman-spektrum, varvid styrenheten är anordnad att bringa ljuskällan att utsända ljuset i form av pulser med styrd starttid och längd och också är kopplad till detektorn fór att bringa denna att uppta signaler representerande upp- tagna Raman-spektrum under en tidlucka med styrd starttid och längd efter det av ljuskällan har utsänt varje ljuspuls.

13. System enligt krav 8, kännetecknat av att ljuskällan är anordnad att utsända ljus med våglängder, vilka växelvis ligger nära två eller fler absorptionsvåglängder för ett ämne eller mole- kyler av ett bestämt slag i objektet.

14. System enligt krav 8, kännetecknat av att ljuskällan innefattar två eller fler ljusutsändan- de enheter, vilka samtidigt eller växelvis avger ljus av två resp. fler våglängder, som ligger nära två resp. fler absorptionsvåglängder fór ett ämne eller molekyler av ett bestämt slag i objektet. 533 Tål? 12.

15. System enligt krav 8, kännetecknat av att ljuskällan innefattar två eller fler ljusutsändan- de enheter, vilka samtidigt eller växelvis avger ljus av två resp. fler våglängder, sørn ligger nära ab- sorptionsvåglängder för två resp. fler olika ämnen eller molekyler av två resp. fler olika slag i ob- jektet.