WO2012110337A1

WO2012110337A1 - Handmetalldetektor

Info

Publication number: WO2012110337A1
Application number: PCT/EP2012/051904
Authority: WO
Inventors: Johann Göbel; Anne KRÖSKE; Hans-Gerd LÖHMANNSRÖBEN; Elmar SCHMÄLZLIN; Rainer Schultze
Original assignee: Eads Deutschland Gmbh; Optimare Holding Gmbh
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-08-23
Also published as: DE102011011179A1

Abstract

Ein Handmetalldetektor (12) weist eine Metallerfassungsvorrichtung (20) zum Detektieren von Metallen, sowie eine Probenahmevorrichtung (24) zum Aufnehmen von Partikeln (26) zwecks Partikelanalyse, insbesondere von Gefahr- (14) und/oder Sprengstoffpartikeln (16) auf.

Description

HANDMETALLDETEKTOR

Die Erfindung betrifft einen Handmetalldetektor mit einer

Metallerfassungsvorrichtung zum Detektieren von Metallen. Solche

Handmetalldetektoren werden beispielsweise zum Absuchen von Personen an Flughäfen verwendet, um herauszufinden, ob die untersuchte Person

Metallgegenstände wie beispielsweise Waffen mit sich führt.

Zum Auffinden von Gefahrstoffen wie Sprengstoffe oder Drogen werden Personen beispielsweise an Flughäfen bisher nur stichprobenartig daraufhin kontrolliert, ob sie solche Spreng- und/oder Gefahrstoffe oder Drogen bei sich führen. Dazu werden im Allgemeinen beispielsweise Spürhunde eingesetzt, oder es kommen Partikelsauger zum Einsatz, mit denen die Person abgesaugt wird, oder es werden Proben durch Abwischen der Person genommen. Die so aufgenommenen Proben werden dann auf das Vorhandensein von Sprengstoff Partikeln, Gefahrstoffpartikeln und/oder Drogenpartikeln untersucht.

Die bislang eingesetzten Methoden weisen einerseits eine sehr geringe Effektivität auf, da die Personen nur stichprobenartig untersucht werden können, und sie sind zusätzlich personalaufwändig, da zusätzliches Personal für die Probennahme und die Analyse erforderlich ist. Weiter benötigt die Probennahme zusätzliche Zeit, die noch dadurch verlängert wird, dass die Probennahme und Detektion meist räumlich und zeitlich getrennt durchgeführt werden. Weiterhin werden bei Personen meist nur die Hände untersucht, was in einer begrenzten Aussagekraft der Proben resultiert. Weiterhin ist auch bei den untersuchten Personen eine Separierung von z. B. anderen Flugpassagieren, das anschließende Abwischen der Hände bzw. Absaugen der gesamten Körperfläche nicht erwünscht. Beim Einsatz von Spürhunden besteht der Nachteil, dass Hunde nur kurzzeitig einsetzbar sind, so dass eine Kontrolle nur stichprobenartig oder bei Verdacht möglich ist. Weiter ist der Einsatz von Spürhunden teuer, da ein langwieriges Training der Hunde notwendig ist und außerdem zusätzlich Personal benötigt wird, um die Hunde zu betreuen. Weiterhin ist auch eine Kontrolle von Personen durch Spürhunde nicht unbedingt erwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum

Kontrollieren von Personen oder Objekten auf gefährliche Güter oder Gegenstände zur Verfügung zu stellen, das im Vergleich zu den bisher gängigen Methoden weniger aufwändig und kostengünstiger ist.

Die Aufgabe wird mit einem Handmetalldetektor mit den Merkmalen des

Patentanspruches 1 gelöst.

Ein Kontrollverfahren zum Kontrollieren, ob Personen oder Objekte gefährliche Güter oder Gegenstände mit sich führen, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Handmetalldetektor weist eine Metallerfassungsvorrichtung zum Detektieren von Metallen und eine Probennahmevorrichtung zum Aufnehmen von Partikeln zwecks Partikelanalyse, insbesondere von Gefahr- und/oder Sprengstoffpartikeln, auf.

Mit einem derart ausgebildeten Handmetalldetektor ist es möglich, zu erfassen, ob eine Person oder ein Objekt metallische Gefahrgüter wie beispielsweise Waffen mit sich führt. Gleichzeitig können während des Abtastens der Person über die gesamte Körperfläche oder des Objektes mit dem Handmetalldetektor über die Probennahmevorrichtung Partikel von beispielsweise Gefahrstoffen, Sprengstoffen oder Drogen aufgenommen werden. So ist es möglich, in einem Schritt zu erfassen, ob die Person oder das Objekt gefährliche Güter mit sich führt oder beinhaltet und somit eine Gefahr darstellt. Der Personalaufwand ist gering, da die Person, die die Untersuchung auf metallische Gegenstände durchführt, gleichzeitig auch die Probennahme der Gefahrstoff- und/oder Sprengstoffspuren durchführt. Eine solche Untersuchung kann generell bei allen Personen durchgeführt werden, die beispielsweise eine Barriere an einem Flughafen passieren, so dass die Kontrolle effektiv und nicht nur stichprobenartig durchgeführt werden kann. Auf einen Einsatz von Spürhunden kann verzichtet werden. Weiter ist es auch nicht notwendig, die zu untersuchenden Personen oder Objekte zu separieren.

Eine einfache Detektion der aufgenommenen Partikel kann beispielsweise durchgeführt werden, indem nach jeder Kontrolle einer Person oder eines Objektes die Probennahmevorrichtung an dem Handmetalldetektor ausgetauscht wird und beispielsweise in eine Basisstation eingesetzt wird, wo eine Detektion der aufgenommenen Partikel durchgeführt werden kann.

Vorteilhaft weist die Probennnahmevorrichtung eine Ablöseeinrichtung zum

Ablösen der Partikel von einer Oberfläche und eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der abgelösten Partikel auf. So können vorteilhaft in einem Schritt durch die Ablöseeinrichtungen die Partikel von beispielsweise der Kleidung oder der Haut der zu untersuchenden Person oder von dem zu untersuchenden Objekt abgelöst werden und von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen werden. Somit ist es möglich, die zu untersuchenden Partikel direkt in den Handmetalldetektor zu überführen.

Bevorzugt weist die Ablöseeinrichtung eine Anregungseinrichtung zum

energetischen Anregen der Partikel und/oder einen elektrostatischen

Ladungsgenerator auf. Durch die Anregungseinrichtung oder den elektrostatischen Ladungsgenerator oder eine Kombination der beiden können die zu

untersuchenden Partikel vorzugsweise berührungsfrei und unauffällig von einer Person oder einem Objekt abgelöst werden.

Besonders bevorzugt weist dazu die Anregungseinrichtung eine Turbine, eine Infrarotquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED) oder einen Laser, einen Ultraschallerzeuger, eine Ultraviolettquelle, einen Infraschallerzeuger und/oder eine Wärmequelle oder eine Kombination davon auf. Mit den genannten Vorrichtungen ist es vorteilhaft möglich, den Partikeln Energie zuzuführen, um sie so von der zu untersuchenden Person oder dem zu untersuchenden Objekt abzulösen.

Die Partikel können beispielsweise durch Erzeugung eines Unterdruckes über eine Turbine oder Pumpe von der Oberfläche, d.h. der zu untersuchenden Person oder dem zu untersuchenden Objekt, abgelöst und abgesaugt werden. Weiter ist auch eine akustische Anregung durch einen Ultraschall- und/oder Infraschallerzeuger möglich, die die Partikel in Schwingung versetzen und so eine Ablösung

erleichtern. Der Ultraschall-/Infraschallerzeuger kann dabei kontinuierlich oder gepulst eingesetzt werden. Weiter ist es auch möglich, durch Aufbringen von Photonenenergie die Partikel von der zu untersuchenden Oberfläche abzulösen. Dazu kann beispielsweise eine Infrarotquelle oder eine Ultraviolettquelle in Form von Lasern oder LEDs eingesetzt werden. Vorzugsweise ist eine selektive

Desorption von Gefahr- und Sprengstoffpartikeln möglich, wenn die Infrarotquellen, d.h. Laser oder LED, auf die Wellenlängen der spezifischen Absorptionsbanden der Partikel abgestimmt werden. Auch eine Wärmequelle kann beispielsweise durch Wärmestrahlung oder eine erhitzte Luftströmung den Partikeln genug

Energie zuführen, um sie so von der zu untersuchenden Oberfläche abzulösen. Weiter trägt auch das Vorhandensein von Ionen in einem Luftstrom, je nach Anwendung positiv oder negativ geladen, dazu bei, dass die zu untersuchenden Partikel leichter von der zu untersuchenden Oberfläche entfernt werden können.

Vorteilhaft weist die Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der zu untersuchenden Partikel in dem Handmetalldetektor eine Turbine und/eine Pumpe auf. Somit werden die von der zu untersuchenden Oberfläche, d.h. von der Person oder dem Objekt, abgelösten Partikel vorzugsweise einfach in den Handmetalldetektor eingesaugt. Die Pumpe oder Turbine kann in bevorzugter Ausgestaltung identisch mit der Pumpe bzw. Turbine sein, die die Partikel durch Erzeugung eines

Unterdruckes von der Oberfläche ablöst.

Weiter vorteilhaft weist die Aufnahmeeinrichtung eine Anreicherungseinrichtung zum Anreichern der aufgenommenen Partikel auf. Vorzugsweise ist hier eine Absorptionseinrichtung zum Absorbieren der aufgenommenen Partikel vorgesehen, die abhängig von der Ladungsrichtung der Partikel und/oder abhängig von ihrem Aggregatzustand die von der zu untersuchenden Oberfläche abgelösten und in den Handmetalldetektor eingesaugten Partikel absorbiert. Unter Aggregatzustand soll verstanden werden, dass die Partikel beispielsweise in einer vaporösen Phase vorliegen können, d.h. in einem homogenen Flüssigkeit-Gas-Gemisch, oder beispielsweise in einer partikulären Phase, d.h. in einem homogenen Festkörper- Gas-Gemisch. Die derart vorliegenden Partikel können entweder gemeinsam an der Absorptionseinrichtung absorbiert werden oder sie können aufgetrennt und getrennt voneinander detektiert werden. Eine Anreicherung der aufgenommenen Partikel durch beispielsweise Absorption an einer Oberfläche macht eine

nachfolgende Detektion effektiver, da so vorteilhaft eine höhere Konzentration der Partikel als auf der zu untersuchenden Oberfläche erzielt wird und selbst geringe Spuren detektiert werden können.

Vorteilhaft ist in dem Handmetalldetektor eine lonisierungseinrichtung zum

Aufbringen von Ladung auf die aufgenommenen Partikel vorgesehen. So ist es vorteilhaft möglich, die Partikel in dem Handmetalldetektor gemäß ihrer Ladung aufzutrennen und ladungsabhängig an der Absorptionseinrichtung zu absorbieren.

Eine Analysevorrichtung zum Analysieren von Partikeln, insbesondere von Gefahr- und/oder Sprengstoffpartikeln weist einen oben beschriebenen Handmetalldetektor und eine Analyseeinrichtung zum Analysieren der Partikel auf.

Dadurch ist es möglich, mit dem Handmetalldetektor einfach neben der Detektion von metallischen Gefahrgegenständen Partikel von Gefahr- und/oder

Sprengstoffen oder Drogen aufzunehmen, um sie dann in der Analyseneinrichtung zu analysieren und schnell herauszufinden, ob eine Person eine Gefahr darstellt.

Vorteilhaft weist die Analyseeinrichtung dazu ein lonenmobilitätsspektrometer und/oder ein Massenspektrometer auf. Mit solchen Spektrometern ist vorteilhaft eine chemische Analyse der aufgenommenen Partikel mit sehr niedrigen

Nachweisgrenzen möglich. Besonders bevorzugt ist die Analyseeinrichtung in dem Handmetalldetektor angeordnet. Dazu wird bevorzugt ein lonenmobilitätsspektrometer in dem

Handmetalldetektor verwendet, da dieses kleiner ausgebildet werden kann als ein Massenspektrometer und daher zum Einsatz in dem Handmetalldetektor selbst eher geeignet ist. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, sehr schnell eine mögliche Gefahr an einer Person oder einem Objekt zu erkennen, um danach die Person oder das Objekt zur weiteren Kontrolle oder Untersuchung separieren zu können.

In einem Kontrollverfahren zum Kontrollieren, ob Personen oder Objekte

gefährliche Güter oder Gegenstände mit sich führen, werden die folgenden Schritte durchgeführt:

a) Kontrollieren der Person oder des Objektes mit einem Handmetalldetektor;

b) Ablösen von Partikeln, insbesondere von Gefahr- und/oder Sprengstoffpartikeln, von der Oberfläche mit dem Handmetalldetektor;

c) Aufnehmen der abgelösten Partikel mit dem Handmetalldetektor; und

d) Anreichern der aufgenommenen Partikel in dem Handmetalldetektor.

Dabei wird vorzugsweise in Schritt a) der Schritt a1 ) energetisches Anregen der Partikel durchgeführt, wobei den Partikeln insbesondere Energie in Form von kinetischer Energie, akustischer Energie, optischer Energie und/oder

Wärmeenergie zugeführt wird. Weiter vorteilhaft können in Schritt a) die Partikel zum Ablösen mit Ionen angeströmt werden und/oder in Schritt b) der Schritt b1 ) Einsaugen der abgelösten Partikel in die Anreicherungsvorrichtung durchgeführt werden.

Vorteilhaft werden die Partikel in einer Absorptionseinrichtung angereichert, wobei die Partikel insbesondere abhängig von ihrem Aggregatzustand angereichert werden. Unter Aggregatzustand wird dabei verstanden, dass die Partikel in dem eingesaugten Gemisch entweder vaporös, d.h. in einem homogenen Flüssigkeit- Gas-Gemisch, oder partikulär, d.h. in einem homogenen Festkörper-Gas-Gemisch vorliegen. Weiter vorteilhaft weist Schritt c) den Schritt c1 ) Ionisieren der aufgenommenen Partikel zum Aufbringen einer Ladung auf die Partikel in der

Anreicherungsvorrichtung auf, wobei die geladenen Partikel insbesondere abhängig von ihrer Ladungsrichtung angereichert werden.

Vorzugsweise wird nach Schritt c) ein Schritt d) Analysieren der angereicherten Partikel durchgeführt. Insbesondere wird Schritt c) in dem Handmetalldetektor durchgeführt und/oder Schritt d) weist den Schritt d1 ) Überführen der

angereicherten Partikel aus dem Handmetalldetektor in eine Analyseneinrichtung auf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Person, die mit einem Handmetalldetektor abgetastet wird;

Fig. 2 den Handmetalldetektor aus Fig. 1 mit integrierter Probenahmevorrichtung;

Fig. 3 den Handmetalldetektor aus Fig. 1 und 2 mit einer ersten Ausführungsform einer Anregungseinrichtung;

Fig. 4 den Handmetalldetektor aus den Fig. 1 und 2 mit einer zweiten

Ausführungsform einer Anregungseinrichtung;

Fig. 5 den Handmetalldetektor aus den Fig. 1 und 2 mit einer dritten

Ausführungsform einer Anregungseinrichtung;

Fig. 6 den Handmetalldetektor aus den Fig. 1 und 2 mit einer vierten

Ausführungsform einer Anregungseinrichtung;

Fig. 7 den Handmetalldetektor aus den Fig. 1 und 2 mit einer fünften

Ausführungsform einer Anregungseinrichtung; Fig. 8 den Handmetalldetektor aus den Fig. 1 mit einer integrierten lonisierungseinrichtung;

Fig. 9 eine externe Analyseeinrichtung zum Analysieren der mit dem

Handmetalldetektor aus Fig. 2 und 8 aufgenommenen Partikel;

Fig. 10 einen Handmetalldetektor mit einer Probenahmevorrichtung und einer integrierten Analyseeinrichtung und

Fig. 11 ein Verfahren zum Detektieren von Gefahr- und/oder Sprengstoffpartikeln.

In Fig. 1 ist eine Person 10 gezeigt, die mit Hilfe eines Handmetalldetektors 12 daraufhin kontrolliert wird, ob sie metallische Gefahrgegenstände wie

beispielsweise Waffen 13 oder sonstige Gefahrstoffe 14 wie beispielsweise Sprengstoffe 16 oder Drogen 18 mit sich führt.

Dazu wird die Person 10 entlang den gezeigten Pfeilrichtungen sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite über die gesamte Körperfläche 19 mit dem Handmetalldetektor 12 abgetastet. Durch die vollständige Abtastung der

Körperfläche 19 können aussagekräftige Proben von eventuell vorhandenen Gefahrstoffen 14, Sprengstoffen 16 oder Drogen 18 erhalten werden.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Handmetalldetektors 12 aus Fig. 1. Der

Handmetalldetektor 12 weist eine Metallerfassungsvorrichtung 20 zum Detektieren von metallischen Gefahrgegenständen und eine Probenahmevorrichtung 24 zum Aufnehmen von Partikeln 26 von der Körperfläche 19 (im folgenden nur noch Oberfläche 19) der Person 10 auf.

Die Metallerfassungsvorrichtung 20 weist einen für Metallerfassungsvorrichtungen 20 bei Handmetalldetektoren 12 üblichen Aufbau auf. Solche

Metallerfassungsvorrichtungen 20 sind im Stand der Technik gut bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Die Probenahmevorrichtung 24 weist eine Ablöseeinrichtung 30 zum Ablösen der Partikel 26, sowie eine Aufnahmeeinrichtung 32 zum Aufnehmen der Partikel 26 auf.

In der Aufnahmeinrichtung 32 sind Rotorblätter 34 einer Pumpe oder Turbine 36 angeordnet, die die von der Oberfläche 19 abgelösten Partikel 26 in die

Aufnahmeeinrichtung 32 einsaugen und zu einer Anreicherungseinrichtung 38 weiterleiten. In der Anreicherungseinrichtung 38 ist eine Absorptionseinrichtung 40 vorgesehen, an der die eingesaugten Partikel 26 absorbiert werden können.

In der Ablöseeinrichtung 30 ist eine Anregungseinrichtung 42 vorgesehen, um die Partikel 26 leichter von der Oberfläche 19 ablösen zu können.

In den Fig. 3 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen von

Anregungseinrichtungen 42 dargestellt.

In einer ersten Ausführungsform der Anregungseinrichtung 42, dargestellt in Fig. 3, ist eine Lichtquelle 44 vorgesehen, mit der den Partikeln 26 Energie in Form von optischer Energie 46 zugeführt werden kann. Die Lichtquelle 44 kann dabei eine Infrarotquelle 48 oder eine Ultraviolettquelle 50 sein. In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die Lichtquelle 44 durch einen Laser 52 bereitgestellt, der stark fokussiertes Licht aussendet. In einer alternativen zweiten Ausführungsform, dargestellt in Fig. 4 wird die Lichtquelle 44 durch eine Leuchtdiode 54 bereitgestellt, die im Gegensatz zu dem Laser 52 diffuses Licht aussendet. Eine selektive

Desorption von Gefahr- und Sprengstoffpartikeln 14, 16 kann erzielt werden, wenn die Infrarotquellen 48, d.h. Laser 52 oder LED 54, auf die Wellenlängen der spezifischen Absorptionsbanden der Partikel 26 abgestimmt werden.

In der dritten Ausführungsform der Anregungseinrichtung 42, dargestellt in Fig. 5, ist ein Schallerzeuger 56, der alternativ ein Ultraschallerzeuger 58 oder ein

Infraroterzeuger 60 sein kann, bereitgestellt. Durch die von dem Schallerzeuger 56 ausgesendeten Schallwellen 62 wird den Partikel 26 akustische Energie 64 zugeführt, sodass die Partikel 26 in Schwingung versetzt werden und leicht von der Oberfläche 19 abgesaugt werden können.

In Fig. 6 ist eine vierte Ausführungsform einer Anregungseinrichtung 42 zum

Anregen der Partikel 26 dargestellt. Hier ist eine Wärmequelle 26 in Form

beispielsweise eines Wärmestrahlers 68 vorgesehen, die die Oberfläche 28 mit Wärmeenergie 70 beaufschlagt und somit das Ablösen der Partikel 26 von der Oberfläche 19 erleichtert.

In Fig. 7 ist in einer fünften Ausführungsform ein Handmetalldetektor 12 dargestellt, bei dem die Partikel 26 mit einem ionisierten Luftstrom 72 angeströmt werden können. Der ionisierte Luftstrom 72 wird dabei in einem elektrostatischen

Ladungsgenerator 74 erzeugt. Die elektrisch geladenen Partikel 76, das heißt die Ionen 77, können Anionen 78 oder Kationen 80 sein.

Es ist auch möglich, eine Kombination der genannten Anregungseinrichtungen 42 in dem Handmetalldetektor 12 vorzusehen. Alternativ kann auf die

Anregungseinrichtungen 42 gemäß Fig. 3 bis Fig. 7 verzichtet werden, sodass den abzulösenden Partikeln 26 lediglich kinetische Energie 82 über die Rotorblätter 34 zugeführt wird.

In Fig. 8 ist der Handmetalldetektor 12 aus Fig. 2 dargestellt, bei dem zusätzlich vor den Rotorblättern 34 in der Aufnahmeeinrichtung 32 eine

lonisierungseinrichtung 84 zum Ionisieren der aufgenommenen Partikel 26 angeordnet ist. Durch die lonisierungseinrichtung 84 können die aufgenommenen Partikel 26 je nach ihrer chemischen Natur positiv oder negativ aufgeladen werden oder neutral verbleiben.

Die Anreicherungseinrichtung 38 in dem in Fig. 2 und Fig. 8 dargestellten

Handmetalldetektor 12 weist eine Schnittstelle 86 auf, mit der sie mit der

Aufnahmeeinrichtung 32 und mit einer extern angeordneten Analyseeinrichtung 88, dargestellt in Fig. 9, verbindbar ist. Wie in Fig. 8 durch die strichlierte Linie angedeutet, kann der Handmetalldetektor 12 entlang der strichlierten Linie geöffnet werden, um so die Anreicherungseinrichtung 38 von der Aufnahmeeinrichtung 32, beispielsweise durch Schrauben, zu lösen. Die abgelöste Anreicherungseinrichtung 38 kann dann beispielsweise mit der Schnittstelle 86 an die Analyseeinrichtung 88 in Fig. 9 angeschraubt werden. Gleichzeitig kann an die Aufnahmeeinrichtung 32 eine saubere Anreicherungseinrichtung 38 angeschraubt werden, und das

Kontrollverfahren weiter durchgeführt werden.

In der Analyseeinrichtung 88 in Fig. 9 ist ein lonenmobilitätsspektrometer 90 oder ein assenspektrometer 92 angeordnet, mit dem die angereicherten Partikel 26, die sich in der über der Schnittstelle 86 an die Analyseeinrichtung 88

angeschraubten Anreicherungseinrichtung 38 befinden, analysiert werden. Weiter ist in der Analyseeinrichtung 88 eine Ausheizeinrichtung 93a und ein

Gasstromerzeuger 93b vorgesehen, um die in der Anreicherungseinrichtung 38 absorbierten Partikel 26 in das Spektrometer 90 oder 92 zu überführen.

Der Handmetalldetektor 12 stellt dann in Verbindung mit der Analyseeinrichtung 88 eine Analysevorrichtung 94 zum Analysieren der Partikel 26 dar.

In einer alternativen Ausführungsform der Analysevorrichtung 94, dargestellt in Fig. 10, ist die Analyseeinrichtung 88 direkt in dem Handmetalldetektor 12

untergebracht, um so direkt nach Aufnahme der Partikel 26 diese auf ihre chemische Natur zu untersuchen.

Fig. 11 zeigt eine Übersicht über ein Verfahren, bei dem eine Person 10

dahingehend kontrolliert wird, ob sie Gefahrstoffe 14, Sprengstoffe 16 oder Drogen 18 mit sich führt.

Die Partikel 26 können dabei als vaporöse Partikel 96, das heißt in

dampfähnlichem Aggregatzustand 98, oder als partikuläre Partikel 100, das heißt in rauchähnlichem Aggregatzustand 98, vorliegen. Je nach Ausgestaltung der Absorptionseinrichtung 40 kann diese bevorzugt vaporöse Partikel 96 oder bevorzugt partikuläre Partikel 100 anreichern, es ist jedoch auch möglich, beide gleichzeitig anzureichern. In dem Handmetalldetektor 12 ist eine Ablauf-Steuerung 102 angeordnet, die die folgenden Schritte bei der Kontrolle der Person 10 steuert.

Zunächst befiehlt die Ablauf-Steuerung 102 in einem Schritt A das Anregen der Partikel 26 auf der Oberfläche 19 der Person 10 durch die Anregungseinrichtung 42. Gleichzeitig wird Schritt B Aufnehmen der angeregten Partikel 26 mittels eines von den Rotorblättern 34 erzeugten Unterdruckes durchgeführt. Ebenfalls wird gleichzeitig Schritt C Ionisation der aufgenommenen Partikel 26 durch Aktivierung der lonisierungseinrichtung 84 durchgeführt. Die Ablauf-Steuerung 102 sorgt weiterhin nach Schritt C für Schritt D Transport der ionisierten Partikel 26 zu der Anreicherungseinrichtung 38, indem die Rotorblätter 34 der Aufnahmeeinrichtung 32 weiterhin laufen. Die ionisierten Partikel 26 liegen nun je nach ihrer chemischen Natur als positive Ionen 104, als negative Ionen 106 oder als neutrale Teilchen 108 vor. Die Ablauf-Steuerung 102 sorgt dafür, dass die positiven Ionen 104 und die negativen Ionen 106 in einem Schritt E in der Anreicherungsvorrichtung 38 durch Absorption an der Absorptionseinrichtung 40 angereichert werden und gleichzeitig die neutralen Teilchen 108 in einem Schritt F aussortiert werden. Die Ablauf- Steuerung 102 befiehlt auch den Schritt G Desorbieren der an der

Absorptionseinrichtung 40 absorbierten Partikel 26, nachdem diese in der

Analyseeinrichtung 88 untersucht worden sind.

Nach dem Anreichern in Schritt E in der Anreicherungseinrichtung 38 wird die Anreicherungseinrichtung 38 über die Schnittstelle 86 von der

Aufnahmeeinrichtung 32 abgelöst und ebenfalls über die Schnittstelle 86 an die Analyseeinrichtung 88 zur Analyse der angereicherten Partikel 26 angeschlossen. Bei dem in Fig. 11 dargestellten Analyseverfahren handelt es sich bei der

Analyseeinrichtung 88 um ein stationäres Analysengerät 110, das außerhalb des Handmetalldetektors 12 angeordnet ist.

Bisher wurde auf Sprengstoffe 16 und Gefahrstoffe 14 nur bei Verdacht oder stichprobenartig kontrolliert. Dabei sind die bisher üblichen Methoden

Wischproben, Partikelsauger oder der Einsatz von Spürhunden. Wischproben und Partikelsauger weisen die folgenden Nachteile auf: Sie sind personalaufwändig, weil zusätzliches Personal für die Probennahme und die Analyse erforderlich ist, außerdem zeitaufwändig, weil die Probennahme zusätzliche Zeit benötigt und darüber hinaus die Probennahme und Detektion räumlich und zeitlich getrennte Arbeitsgänge sind. Weiterhin besteht der Nachteil einer begrenzten Aussagekraft der Proben, da bei Personen 10 meist nur die Hände untersucht werden, was einen großen Zeitaufwand zur Folge hat und bei den Personen 10 nur wenig akzeptiert wird. Zusätzlich akzeptieren die Personen 10 nur begrenzt die

Separierung von anderen Personen 10 und ein anschließendes Abwischen bzw. Absaugen der gesamten Körperoberfläche 19 ist meist nicht erwünscht. Nachteile des Spürhundeinsatzes sind, dass der Hund nur kurzzeitig im Minutenbereich einsetzbar ist und somit eine Kontrolle nur stichprobenartig oder bei Verdacht möglich ist, dass ein langwieriges Training der Hunde und ein hoher

Personalaufwand dieses Verfahren teuer machen und bei Personenkontrollen nur eine begrenzte Akzeptanz erwartet werden kann, da nicht jeder mag, dass Hunde an ihm herumschnüffeln.

Der erfindungsgemäße Handmetalldetektor 12 erlaubt es, schnell und

routinemäßig festzustellen, ob Personen 10 oder Gegenstände Sprengstoffe 16 und/oder Gefahrstoffe 14 mit sich führen bzw. enthalten oder damit in Berührung gekommen sind. Durch technische und zeitliche Integration in einen,

beispielsweise an Flughäfen ohnehin üblichen, Metalldetektionsprozess werden hohe Sicherheit, hoher Durchsatz und hohe gesellschaftliche Akzeptanz

gewährleistet.

Dabei wird ein Handheld-Metalldetektor (Handmetalldetektor 12) mit einem Gefahr- und Sprengstoffprobenehmer (Probenahmevorrichtung 24) kombiniert. Gleichzeitig wird eine Vorrichtung zur Übergabe der Probe an ein Analysesystem integriert, sodass Partikel 26, Staub oder Dämpfe mit dem Handheld-Detektor 12 großflächig aufgenommen werden können. Weiterhin wird ein Anreicherungssystem in den Handheld-Detektor 12 integriert. Zusätzlich kann ein (Vor-) Analysesystem in den Handheld-Detektor 12 integriert werden. Die Integration ist in erster Linie in bestehende Handheld-Detektoren 12 zur Abtastung von Personen 10 und Gegenständen gedacht. Diese Handheld- Detektoren 12 sind weit verbreitet in Flughäfen, kommen aber auch bei anderen Sicherheitskontrollen, beispielsweise für Einlasskontrollen bei

Großveranstaltungen, bei öffentlichen Einrichtungen etc., zum Einsatz. Die bei der Realisierung zu erwartenden Fortschritte bei der Miniaturisierung verschiedener Systeme zur Probensammlung und -anreicherung können dabei auf

Probenahmevorrichtungen 24 in analytischen Messgeräten übertragen werden.

In einen üblichen Handheld-Metalldetektor 12 sollen eine Probenahmevorrichtung 24 und eine Anreicherungsvorrichtung 38 für Sprengstoffe 16 und Gefahrstoffe 14 integriert werden. Die gesammelten Substanzen werden an ein Detektionsgerät, die Analyseeinrichtung 88, übergeben, welche die Probe in Echtzeit analysiert. In weiteren Entwicklungsschritten könnte in die Handheld-Einheit 12 zusätzlich ein Detektor 88 zur Voranalyse oder auch eine komplette Analysevorrichtung 94 in miniaturisierter Form integriert werden. Da es beispielsweise an Flughäfen ohnehin üblich ist, Personen 10 oder Gegenstände mit diesem Handheld-Detektor 12 vollständig abzutasten, ergeben sich die folgenden Vorteile:

Es ist kein neuer Arbeitsschritt notwendig, wodurch Kosten und Zeit reduziert werden können und eine hohe Erfassungsrate möglich ist. Gleichzeitig kann der gesamte Körper vollständig abgetastet werden und so aussagekräftige Proben generiert werden. Bei den Personen 10 besteht eine hohe Akzeptanz gegenüber der Ganzkörperabtastung, da die Personen 10 dies zur Metallsuche gewohnt sind. Es ist kein zusätzlicher Platz- und Personalbedarf durch die Integration in die bereits vorhandene Infrastruktur notwendig. Außerdem ist kein Verbrauchsmaterial, wie zum Beispiel Wischstreifen, erforderlich.

In die Handheld-Einheit 12 können Turbinen, Infrarotquellen 48, wie beispielsweise Leuchtdioden 54 oder Laser 52, Ultraschallerzeuger 58 oder elektrostatische Ladungsgeneratoren 74 integriert werden. Diese Komponenten können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden, um Gefahrstoffspuren 14 und

Sprengstoffspuren 16 vom Untersuchungsobjekt zu lösen und in die Handheld- Einheit 12 zu überführen. Die eingesammelten Proben werden beispielsweise in einer integrierten Kartusche mit Absorptionsmaterial angereichert. Die Handheld- Einheit 12 wird in eine Basisstation eingesetzt, in die die Probe, beispielsweise durch Ausheizen und Gasstrom, überführt wird. In der Basisstation befindet sich das Analysegerät, beispielsweise ein lonenmobilitäts 90- oder ein

Massenspektrometer 92, das gegebenenfalls Alarm auslöst. Durch abwechselnde Verwendung von zwei Handheld-Einheiten 12, wobei eine zum Abtasten verwendet wird, während sich die andere an der Basisstation befindet, ist eine kontinuierliche Probennahme und -analyse möglich. In einer weiteren Ausbaustufe könnte eine Analysevorrichtung, beispielsweise eine Miniatur-Ionenmobilitätsspektroskopie- Driftzelle, zur Voranalyse und zur Auslösung eines Voralarms in die Handheld- Einheit 12 integriert werden.

Beispielsweise kann als Handheld-Einheit ein lonenmobilitätsspektrometer- Metallscanner verwendet werden. Dabei wird zunächst ein erster Schritt Anregen durchgeführt, bei dem die Partikel 26 durch einen Luftgenerator, eine Turbine 36, durch akustische Anregung mit beispielsweise Ultraschall oder Infraschall

(kontinuierlich oder gepulst, das heißt abwechselnd mit dem zweiten Schritt Aufnahme), durch Wärmestrahlung, Infrarot- oder Ultraviolett-Anregung, Laser 52, LED 54, erhitzte Luftströmung oder positive 104 oder negative Ionen 106 im

Luftstrom, die Partikel 26 leichter von der Oberfläche 19 entfernt werden können. In einem zweiten Schritt Aufnehmen werden die von der Oberfläche 19 entfernten Partikel 26 mittels der Turbine bzw. Pumpe 36 in den lonenmobilitätsspektrometer- Metallscanner eingesaugt. In einem dritten Schritt Transport wird abwechselnd mit positiven oder negativen Ladungseinprägungen ionisiert, um die interessanten Gruppen zu differenzieren und unerwünschte Gruppen auszusortieren. In einem vierten Schritt Anreichern/Desorbieren werden vaporöse und partikuläre Phasen angereichert und eventuell auch voneinander aufgetrennt. Bezugszeichenliste:

10 Person

12 Handmetalldetektor

13 Waffe

14 Gefahrstoff

16 Sprengstoff

18 Drogen

19 Körperoberfläche

20 Metallerfassungsvorrichtung 24 Probenahmevorrichtung

26 Partikel

30 Ablöseeinrichtung

32 Aufnahmeeinrichtung

34 Rotorblatt

36 Pumpe/Turbine

38 Anreicherungseinrichtung

40 Absorptionseinrichtung

42 Anregungseinrichtung

44 Lichtquelle

46 optische Energie

48 Infrarotquelle

50 Ultraviolettquelle

52 Laser

54 Leuchtdiode

56 Schallerzeuger

58 Ultraschallerzeuger

60 Infraschallerzeuger

62 Schallwelle

64 akustische Energie

66 Wärmequelle

68 Wärmestrahler

70 Wärmeenergie 72 ionisierter Luftstrom

74 Ladungsgenerator

76 geladene Partikel

77 Ionen

78 Anionen

80 Kationen

82 kinetische Energie

84 lonisierungseinrichtung

86 Schnittstelle

88 Analyseeinrichtung

90 lonenmobilitätsspektrometer

92 Massenspektrometer

93a Ausheizeinrichtung

94b Gasstromerzeuger

94 Analysevorrichtung

96 vaporöser Partikel

98 Aggregatzustand

100 partikulärer Partikel

102 Ablauf-Steuerung

104 positives Ion

106 negatives Ion

108 neutrales Teilchen

1 10 stationäres Analysegerät

A Anregen

B Aufnehmen

C Ionisation

D Transport

E Anreichern

F Aussortieren

G Desorbieren

Claims

Patentansprüche

1. Handmetalldetektor (12) mit einer Metallerfassungsvorrichtung (20) zum Detektieren von Metallen und mit einer Probenahmevorrichtung (24) zum

Aufnehmen von Partikeln (26) zwecks Partikelanalyse, insbesondere von Gefahr ( 4)- und/oder Sprengstoffpartikeln (16).

2. Handmetalldetektor (12) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Probenahmevorrichtung (24) eine

Ablöseeinrichtung (30) zum Ablösen der Partikel (26) von einer Oberfläche (19) und eine Aufnahmeeinrichtung (32) zum Aufnehmen der abgelösten Partikel (26) aufweist.

3. Handmetalldetektor (12) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ablöseeinrichtung (30) eine

Anregungseinrichtung (42) zum energetischen Anregen der Partikel (26) und/oder einen elektrostatischen Ladungsgenerator (74) aufweist.

4. Handmetalldetektor (12) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungseinrichtung (42) eine Turbine (36), eine Infrarotquelle (48), insbesondere eine Leuchtdiode (54) oder einen Laser (52), einen Ultraschallerzeuger (58), eine Ultraviolettquelle (50), einen

Infraschallerzeuger (60) und/oder eine Wärmequelle (66) aufweist.

5. Handmetalldetektor (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (32) eine Turbine und/oder eine Pumpe (36) aufweist.

6. Handmetalldetektor (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (32) eine

Anreicherungseinrichtung (38) zum Anreichern der aufgenommenen Partikel (26) aufweist, wobei eine Absorptionseinrichtung (40) zum Absorbieren der

aufgenommenen Partikel (26) abhängig von ihrer Ladungsrichtung (104, 106, 108) und/oder abhängig von ihrem Aggregatzustand (98) vorgesehen ist.

7. Handmetalldetektor (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine lonisierungseinrichtung (84) zum Aufbringen von Ladung auf die aufgenommenen Partikel (26) vorgesehen ist.

8. Analysevorrichtung (94) zum Analysieren von Partikeln (26), insbesondere von Gefahr (14)- und/oder Sprengstoffpartikeln (16), mit einem Handmetalldetektor (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einer Analyseeinrichtung (88) zum Analysieren der Partikel (26).

9. Analysevorrichtung (94) nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung (88) ein

lonenmobilitätsspektrometer (90) und/oder ein Massenspektrometer (92) aufweist.

10. Analysevorrichtung (94) nach einem der Ansprüche 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung (88) in dem

Handmetalldetektor (12) angeordnet ist.

1 1. Kontrollverfahren zum Kontrollieren, ob Personen (10) oder Objekte gefährliche Güter oder Gegenstände mit sich führen, mit den Schritten

a) Kontrollieren einer Oberfläche (19) der Person (10) oder des Objektes mit einem Handmetalldetektor (12);

b) Ablösen von Partikeln (26), insbesondere von Gefahr (14)- und/oder

Sprengstoffpartikeln (16), von der Oberfläche (19) mit dem

Handmetalldetektor ( 2); c) Aufnehmen der abgelösten Partikel (26) mit dem Handmetalldetektor (12); und

d) Anreichern der aufgenommenen Partikel (26) in dem Handmetalldetektor (12).

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) den Schritt a1 ) energetisches Anregen der Partikel (26) aufweist, wobei den Partikeln (26) insbesondere Energie in Form von kinetischer Energie (82), akustischer Energie (64), optischer Energie (46) und/oder Wärmeenergie (70) zugeführt wird und/oder dass in Schritt a) die Partikel (26) zum Ablösen mit Ionen (78) angeströmt werden und/oder dass der Schritt b) den Schritt b1 ) Einsaugen der abgelösten Partikel (26) in die Anreicherungseinrichtung (38) aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (26) in einer Absorptionseinrichtung (40) angereichert werden, wobei die Partikel (26) insbesondere abhängig von ihrem Aggregatzustand (98) angereichert werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) den Schritt c1 ) Ionisieren der

aufgenommenen Partikel (26) zum Aufbringen einer Ladung auf die Partikel (26) in der Anreicherungseinrichtung (38) aufweist, wobei die geladenen Partikel (26) (in Schritt D) insbesondere abhängig von ihrer Ladungsrichtung (104, 106, 108) angereichert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) ein Schritt d) Analysieren der angereicherten Partikel (76) durchgeführt wird, insbesondere dass Schritt d) in dem Handmetalldetektor (12) durchgeführt wird und/oder Schritt d) den Schritt d1 ) Überführen der angereicherten Partikel (26) aus dem Handmetalldetektor (12) in eine Analyseneinrichtung (88) umfasst.